KR102060571B1 - Composite electrolyte, secondary battery, battery pack and vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 형태는, 복합 전해질, 이차 전지, 전지 팩 및 차량에 관한 것이다.
레이트 성능 및 저온 성능이 우수한 이차 전지를 실현 가능한 복합 전해질, 이 복합 전해질을 구비한 이차 전지, 이 이차 전지를 구비한 전지 팩, 및 이 전지 팩을 구비한 차량을 제공하는 것이다.
하나의 실시 형태에 따르면, 복합 전해질이 제공된다. 이 복합 전해질은, 25℃에 있어서의 리튬 이온 전도율이 1×10-10S/cm 이상이며, 용매를 포함한 무기 화합물 입자와, 유기 전해질과, 바인더를 포함한다. 무기 화합물 입자의 평균 입자 직경은 0.1㎛ 이상 5㎛ 미만이고, 무기 화합물 입자 및 용매의 합계 중량에 대한 용매의 중량 비율은, 0.1중량% 이상 8중량% 미만이다.
Embodiment of this invention relates to a composite electrolyte, a secondary battery, a battery pack, and a vehicle.
The present invention provides a composite electrolyte capable of realizing a secondary battery having excellent rate performance and low temperature performance, a secondary battery having the composite electrolyte, a battery pack having the secondary battery, and a vehicle having the battery pack.
According to one embodiment, a composite electrolyte is provided. This composite electrolyte has a lithium ion conductivity of 1 × 10 −10 S / cm or more at 25 ° C., and includes inorganic compound particles containing a solvent, an organic electrolyte, and a binder. The average particle diameter of an inorganic compound particle is 0.1 micrometer or more and less than 5 micrometers, and the weight ratio of the solvent with respect to the total weight of an inorganic compound particle and a solvent is 0.1 weight% or more and less than 8 weight%.

Figure 112017086495060-pat00002
Figure 112017086495060-pat00002

Description

복합 전해질, 이차 전지, 전지 팩 및 차량{COMPOSITE ELECTROLYTE, SECONDARY BATTERY, BATTERY PACK AND VEHICLE}Composite electrolytes, secondary batteries, battery packs and vehicles {COMPOSITE ELECTROLYTE, SECONDARY BATTERY, BATTERY PACK AND VEHICLE}

본 발명의 실시 형태는, 복합 전해질, 이차 전지, 전지 팩 및 차량에 관한 것이다.Embodiment of this invention relates to a composite electrolyte, a secondary battery, a battery pack, and a vehicle.

최근 들어, 고에너지 밀도 전지로서, 리튬 이온 이차 전지나 비수전해질 이차 전지 등의 이차 전지의 연구 개발이 왕성하게 진행되고 있다. 이차 전지는, 하이브리드 자동차나 전기 자동차와 같은 차량용 전원, 또는 휴대 전화 기지국의 무정전 전원용 등의 전원으로서 기대되고 있다. 특히 차량 탑재용 전지로서, 전고체형 리튬 이온 이차 전지가 왕성하게 연구되고 있으며, 그의 높은 안전성이 주목받고 있다.In recent years, research and development of secondary batteries, such as a lithium ion secondary battery and a nonaqueous electrolyte secondary battery, are progressing vigorously as a high energy density battery. The secondary battery is expected as a power source for a vehicle power source such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, or for an uninterruptible power source for a mobile phone base station. In particular, as a vehicle-mounted battery, an all-solid-type lithium ion secondary battery has been actively studied, and its high safety has attracted attention.

전고체형 리튬 이온 이차 전지는, 비수전해질을 사용하는 리튬 이온 이차 전지에 비하여, 고체 전해질을 사용하기 때문에 발화의 우려가 없다. 그러나, 고용량의 전고체형 리튬 이온 이차 전지는 아직 실용화되지 못한 것이 현 상황이다. 이 원인의 하나로서, 고체 전해질과 활물질 사이의 계면 저항이 높은 것을 들 수 있다. 양자 모두 고체인 점에서, 열을 가하면, 고체 전해질과 활물질을 접착시키는 것은 비교적 용이하다. 그러나, 활물질은 리튬의 삽입 탈리에 수반하여 팽창 수축하기 때문에, 반복 충방전을 행한 경우에 고체 전해질로부터 활물질이 박리되어 버려, 양호한 사이클을 행할 수 없게 되는 경우가 있다.Since the all-solid-state lithium ion secondary battery uses a solid electrolyte as compared to a lithium ion secondary battery using a nonaqueous electrolyte, there is no fear of ignition. However, the current situation is that the high capacity all-solid-state lithium ion secondary battery has not been put to practical use yet. One reason for this is that the interface resistance between the solid electrolyte and the active material is high. Since both are solid, when heat is applied, it is relatively easy to bond the solid electrolyte and the active material. However, since the active material expands and contracts with insertion and desorption of lithium, the active material may peel off from the solid electrolyte when repeated charging and discharging is performed, so that a good cycle may not be performed.

따라서, 활물질의 팽창 신축의 영향을 완화시키고, 고체 전해질과 활물질 사이의 양호한 계면의 형성이 필요하다고 되어 있다.Therefore, it is said that the influence of expansion and contraction of the active material is alleviated, and formation of a good interface between the solid electrolyte and the active material is required.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 레이트 성능 및 저온 성능이 우수한 이차 전지를 실현 가능한 복합 전해질, 이 복합 전해질을 구비한 이차 전지, 이 이차 전지를 구비한 전지 팩, 및 이 전지 팩을 구비한 차량을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is a composite electrolyte capable of realizing a secondary battery having excellent rate performance and low temperature performance, a secondary battery having the composite electrolyte, a battery pack having the secondary battery, and a vehicle having the battery pack. To provide.

제1 실시 형태에 의하면, 복합 전해질이 제공된다. 이 복합 전해질은, 25℃에 있어서의 리튬 이온 전도율이 1×10-10S/cm 이상이며, 용매를 포함한 무기 화합물 입자와, 유기 전해질과, 바인더를 포함한다. 무기 화합물 입자의 평균 입자 직경은 0.1㎛ 이상 5㎛ 미만이고, 무기 화합물 입자 및 용매의 합계 중량에 대한 용매의 중량 비율은, 0.1중량% 이상 8중량% 미만이다.According to the first embodiment, a composite electrolyte is provided. This composite electrolyte has a lithium ion conductivity of 1 × 10 −10 S / cm or more at 25 ° C., and includes inorganic compound particles containing a solvent, an organic electrolyte, and a binder. The average particle diameter of an inorganic compound particle is 0.1 micrometer or more and less than 5 micrometers, and the weight ratio of the solvent with respect to the total weight of an inorganic compound particle and a solvent is 0.1 weight% or more and less than 8 weight%.

제2 실시 형태에 의하면, 이차 전지가 제공된다. 이 이차 전지는, 제1 실시 형태에 따른 복합 전해질을 포함한다.According to the second embodiment, a secondary battery is provided. This secondary battery contains the composite electrolyte which concerns on 1st Embodiment.

제3 실시 형태에 의하면, 전지 팩이 제공된다. 이 전지 팩은, 제2 실시 형태에 따른 이차 전지를 구비한다.According to the third embodiment, a battery pack is provided. This battery pack is provided with the secondary battery which concerns on 2nd Embodiment.

제4 실시 형태에 의하면, 차량이 제공된다. 이 차량은, 제3 실시 형태에 따른 전지 팩을 구비한다.According to the fourth embodiment, a vehicle is provided. This vehicle is provided with the battery pack which concerns on 3rd embodiment.

상기 구성에 의하면, 레이트 성능 및 저온 성능이 우수한 이차 전지를 실현 가능한 복합 전해질, 이 복합 전해질을 구비한 이차 전지, 이 이차 전지를 구비한 전지 팩, 및 이 전지 팩을 구비한 차량을 제공할 수 있다.According to the said structure, the composite electrolyte which can implement | achieve the secondary battery excellent in rate performance and low temperature performance, the secondary battery provided with this composite electrolyte, the battery pack provided with this secondary battery, and the vehicle provided with this battery pack can be provided. have.

도 1은 제1 실시 형태에 따른 이차 전지의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 2는 도 1의 A부의 확대 단면도.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 이차 전지의 다른 예를 모식적으로 나타내는 부분 절결 사시도.
도 4는 도 3의 B부의 확대 단면도.
도 5는 제1 실시 형태에 따른 이차 전지의 다른 예를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 6은 제1 실시 형태에 따른 조전지의 일례를 개략적으로 나타내는 사시도.
도 7은 제2 실시 형태에 따른 전지 팩의 일례를 개략적으로 나타내는 분해 사시도.
도 8은 도 7에 나타내는 전지 팩의 전기 회로 일례를 나타내는 블록도.
도 9는 제4 실시 형태에 따른 차량의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 10은 제4 실시 형태에 따른 차량의 다른 예를 개략적으로 나타낸 도면.
도 11은 실시예 및 비교예에 관한 열중량 측정의 결과를 나타내는 그래프.
도 12는 실시예 및 비교예에 관한 시차 주사 열량 측정의 결과를 나타내는 그래프.
1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a secondary battery according to the first embodiment.
2 is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 1;
3 is a partially cutaway perspective view schematically showing another example of the secondary battery according to the first embodiment.
4 is an enlarged cross-sectional view of part B of FIG. 3;
5 is a sectional views schematically showing another example of the secondary battery according to the first embodiment.
6 is a perspective view schematically showing an example of the battery pack according to the first embodiment.
7 is an exploded perspective view schematically showing an example of a battery pack according to a second embodiment.
FIG. 8 is a block diagram showing an example of an electric circuit of the battery pack shown in FIG. 7.
9 is a sectional views schematically showing an example of a vehicle according to a fourth embodiment.
10 is a diagram schematically showing another example of a vehicle according to the fourth embodiment.
The graph which shows the result of the thermogravimetry which concerns on an Example and a comparative example.
The graph which shows the result of the differential scanning calorimetry which concerns on an Example and a comparative example.

이하, 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 실시 형태를 통해 공통적인 구성에는 동일한 부호를 붙이기로 하고, 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 각 도면은 실시 형태의 설명과 그 이해를 촉진시키기 위한 모식도이며, 그 형상이나 치수, 비 등은 실제 장치와 다른 개소가 있지만, 이들은 이하의 설명과 공지된 기술을 참작하여, 적절히 설계 변경할 수 있다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment is described, referring drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to common structure through embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In addition, each figure is a schematic diagram for promoting description and understanding of embodiment, and although the shape, dimension, ratio, etc. are different from an actual apparatus, they refer to the following description and a well-known technique, and design changes suitably. Can be.

(제1 실시 형태)(1st embodiment)

제1 실시 형태에 의하면, 복합 전해질이 제공된다. 이 복합 전해질은, 25℃에 있어서의 리튬 이온 전도율이 1×10-10S/cm 이상이며, 용매를 포함한 무기 화합물 입자와, 유기 전해질과, 바인더를 포함한다. 무기 화합물 입자의 평균 입자 직경은 0.1㎛ 이상 5㎛ 미만이고, 무기 화합물 입자 및 용매의 합계 중량에 대한 용매의 중량 비율은, 0.1중량% 이상 8중량% 미만이다.According to the first embodiment, a composite electrolyte is provided. This composite electrolyte has a lithium ion conductivity of 1 × 10 −10 S / cm or more at 25 ° C., and includes inorganic compound particles containing a solvent, an organic electrolyte, and a binder. The average particle diameter of an inorganic compound particle is 0.1 micrometer or more and less than 5 micrometers, and the weight ratio of the solvent with respect to the total weight of an inorganic compound particle and a solvent is 0.1 weight% or more and less than 8 weight%.

복합 전해질은, 리튬 이온 전도성을 갖는 무기 화합물 입자와 유기 전해질과 바인더를 포함하는 전해질이다. 복합 전해질은, 리튬 이온 전도성을 갖는 무기 화합물 입자와 유기 전해질과 바인더를 포함하고 있어도 된다. 유기 전해질 및 바인더의 혼합물을, 예를 들어 가열하면, 겔상 전해질을 얻을 수 있다. 복합 전해질은, 유기 전해질과 바인더를 포함하는 겔상 조성물을 포함하고 있어도 된다. 이 겔과, 리튬 이온 전도성을 갖는 무기 화합물 입자를 복합화시키면, 복수의 무기 화합물 입자만 존재하고 있는 경우 또는 겔만 존재하고 있는 경우와 비교하여, 리튬 이온 전도성이 향상된다. 이것은, 무기 화합물 입자간에 있어서의 리튬 이온의 이동이, 유기 전해질을 포함한 겔에 의해 촉진되기 때문이라고 생각된다.The composite electrolyte is an electrolyte including inorganic compound particles having lithium ion conductivity, an organic electrolyte, and a binder. The composite electrolyte may contain the inorganic compound particle which has lithium ion conductivity, an organic electrolyte, and a binder. When the mixture of an organic electrolyte and a binder is heated, for example, a gel electrolyte can be obtained. The composite electrolyte may include a gel composition containing an organic electrolyte and a binder. When this gel and the inorganic compound particle | grains which have lithium ion conductivity are combined, lithium ion conductivity improves compared with the case where only some inorganic compound particle exists or only gel exists. This is considered to be because the movement of lithium ions between the inorganic compound particles is promoted by the gel containing the organic electrolyte.

무기 화합물 입자의 리튬 이온 전도성이 높으면, 입자 내에 있어서의 리튬 이온의 이동도 용이하기 때문에, 복합 전해질로서의 리튬 이온 전도성은 보다 높아진다. 본 실시 형태에 따른 복합 전해질이 포함하는 무기 화합물 입자는, 25℃에 있어서의 리튬 이온 전도율이 1×10-10S/cm 이상이다.When the lithium ion conductivity of the inorganic compound particles is high, the mobility of lithium ions in the particles is also easy, so that the lithium ion conductivity as the composite electrolyte is higher. As for the inorganic compound particle which the composite electrolyte which concerns on this embodiment contains, lithium ion conductivity in 25 degreeC is 1 * 10 <-10> S / cm or more.

무기 화합물 입자 내에 존재하는 리튬 이온은, 외부 전기장에 따라서 자유롭게 이동할 수 있다. 예를 들어, 무기 화합물 입자 및 겔이, 정극 및 부극 사이에 고체 전해질로서 배치되면, 정극 및 부극의 전위차를 받아, 무기 화합물 입자와 겔의 접촉 계면에 분극이 발생한다. 이 분극에 의해, 무기 화합물 입자의 표면에 리튬 이온이 모이기 때문에, 입자 내에 리튬 이온의 농도가 짙은 부분이 생성된다. 이 결과, 어떤 입자로부터 다른 입자로의 리튬 이온의 이동이 촉진된다고 생각된다.Lithium ions present in the inorganic compound particles can move freely in accordance with an external electric field. For example, when the inorganic compound particles and the gel are disposed as a solid electrolyte between the positive electrode and the negative electrode, the potential difference between the positive electrode and the negative electrode is received, and polarization occurs at the contact interface between the inorganic compound particles and the gel. This polarization causes lithium ions to collect on the surface of the inorganic compound particles, whereby a portion with a high concentration of lithium ions is formed in the particles. As a result, it is thought that the movement of lithium ions from one particle to another is promoted.

단, 무기 화합물 입자의 평균 입자 직경이 너무 크면, 입자간의 공극이 증가하는 경향이 있기 때문에, 복합 전해질 중의 리튬 이온의 확산에 시간이 걸려, 레이트 성능 및 저온 성능이 저하된다. 그 때문에, 실시 형태에 따른 무기 화합물 입자의 평균 입자 직경은, 0.1㎛ 이상 5㎛ 미만이다. 무기 화합물 입자의 평균 입자 직경이 5㎛ 미만이면, 리튬 이온의 확산 속도를 높일 수 있다. 바람직한 무기 화합물 입자의 평균 입자 직경은, 0.1㎛ 이상 2㎛ 미만이다.However, when the average particle diameter of an inorganic compound particle is too large, since the space | gap between particle | grains tends to increase, it takes time to diffuse lithium ion in a composite electrolyte, and rate performance and low temperature performance fall. Therefore, the average particle diameter of the inorganic compound particle which concerns on embodiment is 0.1 micrometer or more and less than 5 micrometers. When the average particle diameter of the inorganic compound particles is less than 5 µm, the diffusion rate of lithium ions can be increased. The average particle diameter of preferable inorganic compound particle is 0.1 micrometer or more and less than 2 micrometers.

유기 전해질을 바인더에 의해 겔화시킬 때, 무기 화합물 입자의 내부 또는 표면에 다량의 용매가 존재하고 있으면, 겔화가 곤란해거나 또는 겔화될 때까지의 시간이 장시간이 된다.When gelling an organic electrolyte with a binder, if a large amount of solvent is present inside or on the surface of the inorganic compound particles, gelation becomes difficult or the time until gelation becomes a long time.

상술한 바와 같이, 유기 전해질을 겔화시키기 위해서는, 예를 들어 고분자 재료를 포함한 전해액을 가열하지만, 겔화까지의 시간이 길면 전해액이 열화된다. 전해액의 열화는, 예를 들어 전해질염의 분해이다.As described above, in order to gel the organic electrolyte, for example, an electrolyte solution containing a polymer material is heated, but the electrolyte solution deteriorates when the time to gelation is long. Degradation of electrolyte solution is decomposition of electrolyte salt, for example.

또한, 이 겔화 시에, 정극 및 부극이 전해액과의 부반응을 발생할 수 있다. 부반응은 주로 전극 표면에의 유기물의 생성이다. 이 유기물은, 전극의 저항을 증가시키는 요인이다. 따라서, 겔화 시간이 짧을수록 부반응을 억제할 수 있기 때문에, 전극 저항은 낮아지고, 레이트 성능 및 저온 성능의 저하를 억제할 수 있다.In addition, during this gelation, the positive electrode and the negative electrode may generate side reactions with the electrolyte solution. Side reactions are mainly the production of organics on the electrode surface. This organic substance is a factor which increases the resistance of an electrode. Therefore, since the side reaction can be suppressed as the gelation time is shorter, the electrode resistance is lowered and the degradation of the rate performance and the low temperature performance can be suppressed.

본 실시 형태에 따른 복합 전해질에서는, 유기 전해질 및 바인더를 용이하게 겔화시키기 위해서, 무기 화합물 입자와 무기 화합물 입자가 포함되어 있는 용매의 합계 중량에 대한, 당해 용매의 중량 비율을 0.1중량% 이상 8중량% 미만의 범위 내로 한다. 무기 화합물 입자 중의 용매량의 측정 방법은 후술한다.In the composite electrolyte according to the present embodiment, in order to easily gel the organic electrolyte and the binder, the weight ratio of the solvent to the total weight of the inorganic compound particles and the solvent containing the inorganic compound particles is 0.1% by weight to 8% by weight. It is in the range of less than%. The measuring method of the amount of solvent in an inorganic compound particle is mentioned later.

무기 화합물 입자가 포함하고 있는 용매는, 무기 화합물 입자의 내부에 존재하는 용매, 및 입자 표면에 존재하는 용매를 포함한다. 무기 화합물 입자의 내부에 존재하는 용매는, 예를 들어 무기 화합물의 분자와, 용매의 분자가 화학 결합되어 있는 상태로 존재하고 있다. 입자 표면에 존재하는 용매는, 예를 들어 입자 표면의 무기 화합물의 분자와 화학 결합되어 있는 상태 또는 물리적으로 입자 표면에 흡착되어 있는 상태로 존재하고 있다.The solvent contained in the inorganic compound particles includes a solvent present inside the inorganic compound particles and a solvent present on the particle surface. The solvent which exists inside the inorganic compound particle exists, for example in the state which the molecule | numerator of an inorganic compound and the molecule | numerator of a solvent are chemically bonded. The solvent which exists on the particle surface exists, for example in the state chemically bonded with the molecule | numerator of the inorganic compound on the particle surface, or in the state physically adsorb | sucked to the particle surface.

이상의 구성에 의하면, 겔화 시간을 짧게 하여 전극 저항을 낮출 수 있음과 함께, 리튬 이온의 전도성을 높일 수 있기 때문에, 레이트 성능 및 저온 성능이 우수한 복합 전해질을 얻을 수 있다.According to the above structure, since gelation time can be shortened and electrode resistance can be reduced, and conductivity of lithium ion can be improved, the composite electrolyte excellent in rate performance and low temperature performance can be obtained.

본 실시 형태에 따른 복합 전해질에 대하여 상세하게 설명한다.The composite electrolyte according to the present embodiment will be described in detail.

무기 화합물 입자는, 25℃에 있어서의 리튬 이온 전도율이 1×10-10S/cm 이상이다. 무기 화합물 입자에 25℃에 있어서의 리튬 이온 전도율은, 1×10-6S/cm 이상인 것이 바람직하다. 무기 화합물 입자에 25℃에 있어서의 리튬 이온 전도율이 1×10-6S/cm 이상이면, 입자 표면 근방의 리튬 이온 농도가 높아지기 쉽기 때문에, 레이트 성능 및 저온 성능이 보다 높아진다. 리튬 이온 전도율의 상한값은, 일례에 의하면 1×10-2S/cm이다. 리튬 이온 전도율은, 1×10-5S/cm 내지 1×10-2S/cm의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.Inorganic compound particles have a lithium ion conductivity of 1 × 10 −10 S / cm or more at 25 ° C. It is preferable that the lithium ion conductivity in 25 degreeC to an inorganic compound particle is 1x10 <-6> S / cm or more. When the lithium ion conductivity at 25 ° C. of the inorganic compound particles is 1 × 10 −6 S / cm or more, the lithium ion concentration in the vicinity of the particle surface tends to be high, resulting in higher rate performance and lower temperature performance. The upper limit of lithium ion conductivity is 1x10 <-2> S / cm according to an example. It is preferable that lithium ion conductivity exists in the range of 1 * 10 <-5> S / cm-1 * 10 <-2> S / cm.

무기 화합물 입자는, 예를 들어 황화물계의 Li2SeP2S5계 유리 세라믹스, 페로브스카이트형 구조를 갖는 무기 화합물(예를 들어, Li0 . 5La0 . 5TiO3), LiSICON형 구조를 갖는 무기 화합물, NASICON형 골격을 갖는 LATP(Li1 + xAlxTi2 -x(PO4)3)(0.1≤x≤0.4) 및 Li3 . 6Si0 . 6PO4, 비정질상의 LIPON(Li2 . 9PO3 . 3N0 .46) 및 가넷형 구조를 갖는 무기 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함한다. 무기 화합물 입자로서 사용되는 무기 화합물은, 1종류만이어도 되고 2종류 이상이어도 된다. 무기 화합물 입자는, 복수종의 무기 화합물이 혼합물을 포함하고 있어도 된다.The inorganic compound particles is, for example, an inorganic compound having a Li 2 SeP 2 S 5 based glass ceramics, a perovskite structure of sulfide (e.g., Li 0. 5 La 0. 5 TiO 3), LiSICON structure Inorganic compound having a compound, LATP (Li 1 + x Al x Ti 2 -x (PO 4 ) 3 ) (0.1≤x≤0.4) having a NASICON skeleton, and Li 3 . 6 Si 0 . 6 PO 4, includes at least one selected from the group consisting of the inorganic compound having the LIPON (Li 2. 9 PO 3 . 3 N 0 .46) and the garnet-like structure of the amorphous phase. The inorganic compound used as an inorganic compound particle may be one type, or may be two or more types. Inorganic compound particles may contain a mixture of plural kinds of inorganic compounds.

무기 화합물 입자가 황 원소를 포함하고 있으면, 황 성분이 후술하는 유기 전해질에 용해되기 때문에 바람직하지 않다. 무기 화합물 입자는 황 원소를 포함하지 않는 것이 바람직하다.If the inorganic compound particles contain elemental sulfur, it is not preferable because the sulfur component is dissolved in the organic electrolyte described later. It is preferable that an inorganic compound particle does not contain a sulfur element.

바람직한 무기 화합물 입자는, NASICON형 골격을 갖는 LATP, 비정질상의 LIPON, 가넷형 LLZ(Li7La3Zr2O12) 등의 산화물이다.Preferred inorganic compound particles are oxides such as LATP having a NASICON skeleton, amorphous LIPON, garnet type LLZ (Li 7 La 3 Zr 2 O 12 ), and the like.

무기 화합물 입자는, 이들 중에서도, 가넷형 구조를 갖는 무기 화합물인 것이 바람직하다. 가넷형 구조를 갖는 무기 화합물은, Li 이온 전도성 및 내환원성이 높고, 전기 화학창이 넓기 때문에 바람직하다. 가넷형 구조를 갖는 무기 화합물로서는, 예를 들어 Li5 + xAyLa3 - yM2O12(A는 Ca, Sr 및 Ba로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나이며, M은 Nb 및 Ta로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나임), Li3M2-xZr2O12(M은 Ta 및 Nb로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나임), Li7 -3xAlxLa3Zr3O12, 및 Li7La3Zr2O12를 들 수 있다. 상기에 있어서, x는, 예를 들어 0≤x<0.8이며, 바람직하게는 0≤x≤0.5이다. y는, 예를 들어 0≤y<2이다. 가넷형 구조를 갖는 무기 화합물은, 이들 화합물 중 1종을 포함하고 있어도 되고, 이들 화합물의 2종 이상을 혼합하여 포함하고 있어도 된다. 이들 중에서도 Li6.25Al0.25La3Zr3O12 및 Li7La3Zr2O12는 이온 전도성이 높고, 전기 화학적으로 안정하기 때문에, 방전 성능과 사이클 수명 성능이 우수하다. 또한, 이들 화합물은, 미립자화해도 후술하는 유기 전해질에 대하여 화학적으로 안정하다는 이점이 있다.It is preferable that an inorganic compound particle is an inorganic compound which has a garnet-type structure among these. An inorganic compound having a garnet-type structure is preferable because of its high Li ion conductivity and reduction resistance and its wide electrochemical window. Examples of the inorganic compound having a garnet-type structure include Li 5 + x A y La 3 - y M 2 O 12 (A is at least one selected from the group consisting of Ca, Sr and Ba, and M is Nb and Ta). At least one selected from the group consisting of: Li 3 M 2-x Zr 2 O 12 (M is at least one selected from the group consisting of Ta and Nb), Li 7 -3x Al x La 3 Zr 3 O 12 , and Li 7 La 3 Zr 2 O 12 . In the above, x is 0 <x <0.8, for example, Preferably 0 <x <0.5. y is 0 <= y <2, for example. The inorganic compound which has a garnet-type structure may contain 1 type of these compounds, and may mix and contain 2 or more types of these compounds. Among these, Li 6.25 Al 0.25 La 3 Zr 3 O 12 and Li 7 La 3 Zr 2 O 12 have high ion conductivity and are electrochemically stable, and thus have excellent discharge performance and cycle life performance. Moreover, these compounds have the advantage that they are chemically stable with respect to the organic electrolyte mentioned later, even if it becomes microparticles | fine-particles.

무기 화합물 입자의 평균 입자 직경은, 0.1㎛ 이상 5㎛ 미만의 범위 내에 있고, 바람직하게는 0.1㎛ 이상 2㎛ 이하의 범위 내에 있다.The average particle diameter of an inorganic compound particle exists in the range of 0.1 micrometer or more and less than 5 micrometers, Preferably it is in the range of 0.1 micrometer or more and 2 micrometers or less.

무기 화합물 입자의 평균 입자 직경은, 주사형 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)에 의해 측정할 수 있다.The average particle diameter of an inorganic compound particle can be measured by a scanning electron microscope (SEM).

무기 화합물 입자가 포함하는 용매의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 물 등의 극성 용매, 에탄올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜 및 아세톤 등의 무극성 유기 용매, 및 N-메틸피롤리돈 등의 극성 유기 용매로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나이다. 무기 화합물 입자가 포함하는 용매는, 바람직하게는 유기 용매이다. 무기 화합물 입자가 포함하는 용매가 유기 용매이면, 겔화 시간이 길어지기 어렵고, 전해액이 열화되기 어렵다. 무기 화합물 입자는, 1종류의 용매만을 포함하고 있어도 되고, 2종류 이상의 용매를 포함하고 있어도 된다.Although the kind of solvent which an inorganic compound particle contains is not specifically limited, For example, polar solvents, such as water, nonpolar organic solvents, such as ethanol, isopropanol, ethylene glycol, and acetone, and polar organic solvents, such as N-methylpyrrolidone, At least one selected from the group consisting of. The solvent contained in the inorganic compound particles is preferably an organic solvent. If the solvent contained in the inorganic compound particles is an organic solvent, the gelation time is less likely to be long, and the electrolyte solution is less likely to deteriorate. The inorganic compound particle may contain only one type of solvent and may contain two or more types of solvents.

무기 화합물 입자와 무기 화합물 입자가 포함하는 용매의 합계 중량에 대한, 무기 화합물 입자가 포함하는 용매의 중량 비율은, 0.1중량% 이상 8중량% 미만이다. 이 비율은 낮은 편이 바람직하지만, 무기 화합물 입자가 포함하고 있는 리튬 이온이, 입자 표면에 있어서 공기 중의 물과 결합하기 ?문에, 0중량%로 하는 것은 곤란하다. 이 비율은 0.2중량% 이상 5중량% 이하인 것이 바람직하고, 0.1중량% 이상 2중량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 겔화 시간을 더욱 단축시킬 수 있고, 나아가서는 우수한 레이트 성능 및 저온 성능을 달성할 수 있다.The weight ratio of the solvent contained in the inorganic compound particles to the total weight of the inorganic compound particles and the solvent contained in the inorganic compound particles is 0.1% by weight or more and less than 8% by weight. Although it is preferable that this ratio is low, it is difficult to make it 0 weight% because lithium ion contained in inorganic compound particle | grains couple | bonds with water in air on the particle surface. It is preferable that they are 0.2 weight% or more and 5 weight% or less, and it is more preferable that they are 0.1 weight% or more and 2 weight% or less. In this case, the gelation time can be further shortened, and further, excellent rate performance and low temperature performance can be achieved.

무기 화합물 입자가 포함하는 용매의 양은, 예를 들어 이하와 같이 조정할 수 있다.The quantity of the solvent which an inorganic compound particle contains can be adjusted as follows, for example.

무기 화합물 입자를 분쇄에 의해 얻을 때의 분쇄 방법으로서 건식 분쇄를 채용하면, 습식 분쇄를 채용한 경우와 비교하여, 무기 화합물 입자가 포함하는 용매의 양을 저감시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 비즈 밀 등을 사용한 습식 분쇄를 채용한 경우, 수율이 높다는 이점이 있지만, 무기 화합물 입자가 포함하는 용매의 양이 너무 많아지는 경향이 있다.When dry grinding is employed as the grinding method when the inorganic compound particles are obtained by grinding, the amount of the solvent contained in the inorganic compound particles can be reduced as compared with the case where wet grinding is employed. When wet grinding using a bead mill or the like is employed, there is an advantage that the yield is high, but the amount of the solvent contained in the inorganic compound particles tends to be too large.

습식 분쇄를 채용한 경우에도, 분쇄 후에, 무기 화합물 입자가 소결되지 않을 정도로 소성시킴으로써, 무기 화합물 입자와 무기 화합물 입자가 포함하는 용매의 합계 중량에 대한, 무기 화합물 입자가 포함하는 용매의 중량 비율을 0.1중량% 이상 8중량% 미만으로 할 수 있다. 무기 화합물 입자가 소결되지 않을 정도의 소성은, 예를 들어 300℃ 내지 600℃의 범위 내의 온도에서, 12시간에 걸쳐 행한다.Even when wet grinding is employed, the weight ratio of the solvent contained in the inorganic compound particles to the total weight of the solvent contained in the inorganic compound particles and the inorganic compound particles is adjusted by firing the inorganic compound particles so as not to sinter after grinding. It can be made into 0.1 weight% or more and less than 8 weight%. Firing to such an extent that the inorganic compound particles are not sintered is performed at a temperature within the range of 300 ° C to 600 ° C, for example, over 12 hours.

무기 화합물 입자가 소결되어버리면, 무기 화합물 입자의 평균 입자 직경이 커진다. 이 경우, 이들 입자간의 공극이 증가되어버려, 복합 전해질의 이온 전도도가 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 무기 화합물 입자의 평균 입자 직경이 너무 크면, 정부극간에 복합 전해질을 마련할 때에, 이 복합 전해질을 충분히 얇게 하는 것이 곤란해진다. 그 결과, 정부극간의 거리가 커지고, 리튬 이온의 확산 저항이 증대되기 때문에 바람직하지 않다.When the inorganic compound particles are sintered, the average particle diameter of the inorganic compound particles increases. In this case, since the space | gap between these particles increases and the ionic conductivity of a composite electrolyte falls, it is unpreferable. In addition, if the average particle diameter of the inorganic compound particles is too large, it is difficult to make the composite electrolyte sufficiently thin when providing the composite electrolyte between the stationary electrodes. As a result, it is not preferable because the distance between the stationary electrodes is increased and the diffusion resistance of lithium ions is increased.

건식 분쇄를 채용한 경우에는, 무기 화합물 입자가 소결되지 않을 정도의 소성을 행하지 않고 상기 비율을 달성할 수 있기 때문에 바람직하다.In the case where dry pulverization is employed, the above ratio can be achieved without firing to such an extent that inorganic compound particles are not sintered.

또한, 습식 분쇄를 채용한 경우에도, 분쇄에 사용되는 용매로서 분자 사이즈가 큰 용매를 사용하면, 무기 화합물 입자에 도입되는 용매가 적다. 그 때문에, 무기 화합물 입자가 소결되지 않을 정도의 소성을 행하지 않고 상기 비율을 달성할 수 있다.In addition, even when wet grinding is employed, when a solvent having a large molecular size is used as the solvent to be used for grinding, little solvent is introduced into the inorganic compound particles. Therefore, the said ratio can be achieved without baking to the extent that an inorganic compound particle is not sintered.

무기 화합물 입자가 포함하는 용매의 중량 측정 방법을 설명한다.The weighing method of the solvent contained in an inorganic compound particle is demonstrated.

먼저, 후술하는 전지 팩으로부터 전극부를 취출하고, 정극 표면 상 또는 부극 표면 상에 형성된 복합 전해질의 일부를 깍아낸다. 이것을, 디에틸카르보네이트 등의 용매를 사용하여 유기 전해질을 세정하고, 건조시킴으로써 무기 화합물 입자를 얻는다. 얻어진 무기 화합물 입자에 포함되는 용매량을 특정하기 위하여 열중량 측정(TG: Thermo Gravimetry)을 행한다.First, an electrode part is taken out from the battery pack mentioned later, and a part of composite electrolyte formed on the positive electrode surface or the negative electrode surface is scraped off. Inorganic compound particles are obtained by washing and drying the organic electrolyte using a solvent such as diethyl carbonate. Thermogravimetry (TG) is performed to specify the amount of solvent contained in the obtained inorganic compound particles.

측정할 때는, 실온으로부터 900℃에 이르기까지 10℃/min의 조건에서 승온시키고, 중량 감소를 측정한다. 또한, 동시에 시차 주사 열량 측정(DSC: Differential Scanning Calorimetry)도 행함으로써, 무기 화합물 입자 표면에 존재하는 용매 중량뿐만 아니라, 무기 화합물 입자의 내부, 즉 결정 내에 도입된 용매가 분해될 때의 온도도 명확하게 알 수 있다.When measuring, it heats up on conditions of 10 degree-C / min from room temperature to 900 degreeC, and measures a weight loss. In addition, differential scanning calorimetry (DSC) is also performed at the same time, so that not only the weight of the solvent present on the surface of the inorganic compound particles but also the temperature when the solvent introduced into the inorganic compound particles, that is, the crystals, are decomposed I can tell.

예를 들어, 입자 표면에 흡착되어 있는 용매는 80℃ 내지 150℃의 범위 내에서, 결정 내에 도입된 용매는 400℃ 내지 500℃의 범위 내에서, 바인더는 150℃ 내지 250℃의 범위 내에서 분해되기 때문에, 각각의 온도 범위 내에 있어서 TG에 의한 중량 감소가 관측되며 또한 DSC에 의해 흡열 거동이 관측된다. 감소된 중량의 합계값으로부터, 바인더의 중량을 차감함으로써, 무기 화합물 입자가 포함하는 용매의 중량을 측정할 수 있다.For example, the solvent adsorbed on the particle surface is decomposed within the range of 80 ° C to 150 ° C, the solvent introduced into the crystal within the range of 400 ° C to 500 ° C, and the binder is decomposed within the range of 150 ° C to 250 ° C. In each temperature range, weight loss by TG is observed and endothermic behavior is observed by DSC. From the total value of the reduced weights, the weight of the solvent contained in the inorganic compound particles can be measured by subtracting the weight of the binder.

복합 전해질의 중량에 대한, 무기 화합물 입자의 중량 및 이 무기 화합물 입자가 포함하는 용매의 중량 비율은, 예를 들어 80중량% 내지 99중량%의 범위 내에 있다. 이 비율은, 바람직하게는 90중량% 내지 98중량%의 범위 내에 있다. 복합 전해질의 중량에 대한, 무기 화합물 입자의 중량 및 이 무기 화합물 입자가 포함하는 용매의 중량 비율이 이 범위 내에 있으면, 유기 전해질에 포함되는 리튬염의 분해를 억제할 수 있는 효과를 발휘한다.The weight ratio of the inorganic compound particles to the weight of the composite electrolyte and the solvent contained in the inorganic compound particles is, for example, in the range of 80% by weight to 99% by weight. This ratio becomes like this. Preferably it exists in the range of 90 weight%-98 weight%. When the weight ratio of the inorganic compound particles to the weight of the composite electrolyte and the weight ratio of the solvent contained in the inorganic compound particles are within this range, the effect of suppressing the decomposition of the lithium salt contained in the organic electrolyte is exerted.

복합 전해질은, 리튬 이온 전도율이 1×10-10S/cm 미만인 다른 입자를 포함하고 있어도 된다. 리튬 이온 전도율이 1×10-10S/cm 미만인 다른 입자는, 예를 들어 높은 환원성 및 저비용의 관점에서, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화규소 및 산화마그네슘으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하다. 또한, 다른 입자가, 산화티타늄, 산화니오븀, 산화탄탈륨, 산화하프늄, 산화이트륨, 산화갈륨 및 산화게르마늄 등의 금속 산화물, 및 산화란탄 등의 란타노이드계 산화물인 경우에도, 동일한 효과가 얻어진다. 다른 입자는, 상기 화합물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 할 수 있다.The composite electrolyte may contain other particles having a lithium ion conductivity of less than 1 × 10 −10 S / cm. The other particles having a lithium ion conductivity of less than 1 × 10 −10 S / cm are preferably at least one selected from the group consisting of aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide and magnesium oxide, for example in view of high reducibility and low cost. Do. The same effect is also obtained when the other particles are metal oxides such as titanium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, hafnium oxide, yttrium oxide, gallium oxide and germanium oxide, and lanthanoid oxides such as lanthanum oxide. Another particle | grain can be made 1 type (s) or 2 or more types chosen from the said compound.

유기 전해질은, 유기 용매와 전해질염을 포함한다. 유기 전해질은, 예를 들어 이온 전도성을 나타내는, 프로필렌카르보네이트, 에틸렌카르보네이트, 디에틸카르보네이트 및 메틸에틸카르보네이트로부터 선택되는 적어도 1종의 유기 용매를 포함한다. 이들 유기 용매를 사용한 경우, 상술한 무기 화합물이 용융되기 어렵고, 안정적으로 존재할 수 있다는 이점이 있다.The organic electrolyte contains an organic solvent and an electrolyte salt. The organic electrolyte includes at least one organic solvent selected from propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, for example, exhibiting ion conductivity. When these organic solvents are used, there is an advantage that the above-mentioned inorganic compound is hard to melt and can exist stably.

전해질염은, 과염소산리튬(LiClO4), 육불화인산리튬(LiPF6), 사불화붕산리튬(LiBF4), 육불화비소리튬(LiAsF6), 트리플루오로메탄술폰산리튬(LiCF3SO3), 비스트리플루오로메틸술포닐이미드리튬[LiN(CF3SO2)2]과 같은 리튬염, 또는 이들의 혼합물을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 유기 전해질은, 다른 전해질염을 포함하고 있어도 된다.Electrolyte salts include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), bisodium hexafluoride (LiAsF 6 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ) , A lithium salt such as bistrifluoromethylsulfonylimide lithium [LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ], or a mixture thereof. The organic electrolyte may contain other electrolyte salts.

복합 전해질의 중량에 대한 유기 전해질의 중량 비율은, 예를 들어 0.1질량% 내지 20질량%의 범위 내에 있고, 바람직하게는 1질량% 내지 10질량%의 범위 내에 있다. 복합 전해질의 중량에 대한 유기 전해질의 중량 비율이 이 범위 내에 있으면, 무기 화합물 표면에 리튬 이온이 전도되기 쉬운 리튬 이온 전도 경로가 형성되고, 고체 전해질로서의 복합 전해질과 활물질 사이의 양호한 계면을 형성할 수 있기 때문에, 전지의 고온 내구성 및 사이클 수명을 향상시킨다는 효과가 얻어진다.The weight ratio of the organic electrolyte to the weight of the composite electrolyte is, for example, in the range of 0.1% by mass to 20% by mass, and preferably in the range of 1% by mass to 10% by mass. When the weight ratio of the organic electrolyte to the weight of the composite electrolyte is within this range, a lithium ion conduction path that is liable to conduct lithium ions on the surface of the inorganic compound is formed, and a good interface between the composite electrolyte as the solid electrolyte and the active material can be formed. Thus, the effect of improving the high temperature durability and cycle life of the battery is obtained.

복합 전해질은 바인더를 포함한다. 복합 전해질은, 다른 첨가제를 더 포함하고 있어도 된다.The composite electrolyte includes a binder. The composite electrolyte may further contain other additives.

바인더는, 예를 들어 카르보네이트류 등의 유기 용매와 겔화되는 고분자체이다. 바인더의 예는, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리에틸렌옥시드(PEO), 폴리불화비닐리덴 (PVdF) 및 폴리메틸메타크릴레이트를 포함한다. 상기 바인더는, 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 복수 종류를 혼합하여 사용해도 된다.A binder is a high molecular body gelatinized with organic solvents, such as carbonates, for example. Examples of the binder include polyacrylonitrile (PAN), polyethylene oxide (PEO), polyvinylidene fluoride (PVdF), and polymethyl methacrylate. The said binder may be used individually by 1 type, and may mix and use multiple types.

복합 전해질의 중량에 대한 바인더의 중량 비율은, 예를 들어 0.1중량% 내지 10중량%의 범위 내에 있고, 바람직하게는 0.5중량% 내지 5중량%의 범위 내에 있다. 복합 전해질의 중량에 대한 바인더의 중량 비율이 과도하게 낮으면, 겔화된 유기 전해질의 점도가 부족하기 때문에, 무기 화합물 입자끼리의 유지를 할 수 없게 되어, 복합 전해질의 기계적 강도가 저하되거나, 전극으로부터 복합 전해질이 박리되거나 하는 경향이 있다. 이 비율이 과도하게 높으면, 리튬 이온의 움직임을 저해하고, 이온의 확산 저항이 증가되는 경향이 있다.The weight ratio of the binder to the weight of the composite electrolyte is, for example, in the range of 0.1% by weight to 10% by weight, preferably in the range of 0.5% by weight to 5% by weight. If the weight ratio of the binder to the weight of the composite electrolyte is excessively low, the viscosity of the gelled organic electrolyte is insufficient, so that the inorganic compound particles cannot be maintained, and the mechanical strength of the composite electrolyte is lowered or from the electrode. The composite electrolyte tends to peel off. When this ratio is excessively high, it tends to inhibit the movement of lithium ions and increase the diffusion resistance of the ions.

복합 전해질의 이온 전도도는, 예를 들어 0.1mS/cm 내지 20mS/cm의 범위 내에 있고, 바람직하게는 0.5mS/cm 내지 10mS/cm의 범위 내에 있다. 복합 전해질이 포함하는 유기 전해질이, 고체 전해질의 적어도 일부를 피복하고 있으며, 또한 적절하게 겔화되고 있음으로써, 상기 이온 전도도를 달성할 수 있다. 이온 전도도가 높으면, 레이트 성능이 향상되기 때문에 바람직하다.The ionic conductivity of the composite electrolyte is, for example, in the range of 0.1 mS / cm to 20 mS / cm, and preferably in the range of 0.5 mS / cm to 10 mS / cm. The organic electrolyte contained in the composite electrolyte covers at least a part of the solid electrolyte and is gelated appropriately, whereby the ionic conductivity can be achieved. High ionic conductivity is preferable because rate performance is improved.

제1 실시 형태에 의하면, 복합 전해질이 제공된다. 이 복합 전해질은, 25℃에 있어서의 리튬 이온 전도율이 1×10-10S/cm 이상이며, 용매를 포함한 무기 화합물 입자와, 유기 전해질과, 바인더를 포함하고, 무기 화합물 입자의 평균 입자 직경은 0.1㎛ 이상 5㎛ 미만이고, 무기 화합물 입자 및 용매의 합계 중량에 대한 용매의 중량 비율은, 0.1중량% 이상 8중량% 미만이다. 이러한 복합 전해질은, 겔화 시간을 짧게 하여 전극 저항을 낮출 수 있음과 함께, 리튬 이온의 전도성을 높게 할 수 있기 때문에, 레이트 성능 및 저온 성능이 우수한 이차 전지를 실현 가능하다.According to the first embodiment, a composite electrolyte is provided. The composite electrolyte has a lithium ion conductivity of 1 × 10 −10 S / cm or more at 25 ° C., and includes an inorganic compound particle containing a solvent, an organic electrolyte, and a binder, and the average particle diameter of the inorganic compound particle is It is 0.1 micrometer or more and less than 5 micrometers, and the weight ratio of the solvent with respect to the total weight of an inorganic compound particle and a solvent is 0.1 weight% or more and less than 8 weight%. Since such a composite electrolyte can shorten gelation time and lower electrode resistance, and can improve the conductivity of lithium ion, the secondary battery excellent in rate performance and low temperature performance can be implement | achieved.

(제2 실시 형태)(2nd embodiment)

제2 실시 형태에 의하면, 이차 전지가 제공된다. 이 이차 전지는, 정극과, 부극과, 제1 실시 형태에 따른 복합 전해질을 포함한다. 이차 전지는, 정극과, 부극과, 복합 전해질을 수용하는 외장 부재를 더 구비하고 있어도 된다. 또한, 이차 전지는, 부극에 전기적으로 접속된 부극 단자 및 정극에 전기적으로 접속된 정극 단자를 더 구비하고 있어도 된다.According to the second embodiment, a secondary battery is provided. This secondary battery contains a positive electrode, a negative electrode, and the composite electrolyte which concerns on 1st Embodiment. The secondary battery may further include a positive electrode, a negative electrode, and an exterior member for accommodating the composite electrolyte. In addition, the secondary battery may further include a negative electrode terminal electrically connected to the negative electrode and a positive electrode terminal electrically connected to the positive electrode.

이하, 정극, 부극, 외장 부재, 부극 단자 및 정극 단자에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the positive electrode, the negative electrode, the exterior member, the negative electrode terminal, and the positive electrode terminal will be described in detail.

(1) 정극(1) positive electrode

정극은, 정극 집전체와, 정극 활물질층을 포함할 수 있다. 정극 활물질층은, 정극 집전체의 편면 또는 양면에 형성될 수 있다. 정극 활물질층은, 정극 활물질과, 임의로 도전제 및 결착제를 포함할 수 있다.The positive electrode may include a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer. The positive electrode active material layer may be formed on one side or both sides of the positive electrode current collector. The positive electrode active material layer may contain a positive electrode active material, and optionally a conductive agent and a binder.

정극 집전체로서는, 알루미늄박 또는 순도 99% 이상의 알루미늄 합금박을 사용하는 것이 바람직하다. 알루미늄 합금으로서는, 알루미늄 이외에도, 철, 마그네슘, 아연, 망간 및 규소로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 합금이 바람직하다. 예를 들어, Al-Fe 합금, Al-Mn계 합금 및 Al-Mg계 합금은, 알루미늄보다 더욱 높은 강도를 얻는 것이 가능하다.As the positive electrode current collector, it is preferable to use aluminum foil or an aluminum alloy foil having a purity of 99% or more. As the aluminum alloy, an alloy containing at least one element selected from the group consisting of iron, magnesium, zinc, manganese and silicon in addition to aluminum is preferable. For example, Al-Fe alloys, Al-Mn-based alloys and Al-Mg-based alloys can obtain higher strength than aluminum.

알루미늄 및 알루미늄 합금 중의 니켈, 크롬 등의 전이 금속의 함유량은 100ppm 이하(0ppm을 포함함)로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, Al-Cu계 합금을 사용하면, 강도는 높아지지만, 내식성은 악화되므로, 집전체로서는 부적합하다.It is preferable to make content of transition metals, such as nickel and chromium, in aluminum and an aluminum alloy into 100 ppm or less (including 0 ppm). For example, when Al-Cu type alloy is used, although intensity | strength becomes high, since corrosion resistance deteriorates, it is unsuitable as an electrical power collector.

바람직한 알루미늄 순도는 99.99 내지 99.0%의 범위 내이다. 이 범위 내에 있으면, 정극 집전체가 포함하는 불순물 원소의 용해에 의해 전해질이 고온이 되는 것에 기인한 사이클 수명의 저하를 경감시킬 수 있다.Preferred aluminum purity is in the range of 99.99 to 99.0%. If it exists in this range, the fall of the cycle life resulting from high temperature of electrolyte by melt | dissolution of the impurity element which a positive electrode electrical power collector contains can be reduced.

정극 활물질의 예는, 리튬 망간 복합 산화물, 리튬 니켈 복합 산화물, 리튬 코발트 알루미늄 복합 산화물, 리튬 니켈 코발트 망간 복합 산화물, 스피넬형 리튬 망간 니켈 복합 산화물, 리튬 망간 코발트 복합 산화물, 올리빈형 리튬 인산철(LiFePO4) 및 리튬 인산 망간(LiMnPO4)을 포함한다.Examples of the positive electrode active material include lithium manganese composite oxide, lithium nickel composite oxide, lithium cobalt aluminum composite oxide, lithium nickel cobalt manganese composite oxide, spinel type lithium manganese nickel composite oxide, lithium manganese cobalt composite oxide, and olivine-type lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) and lithium manganese phosphate (LiMnPO 4 ).

정극 활물질은, 예를 들어 LixMn2O4 또는 LixMnO2 등의 리튬 망간 복합 산화물, 예를 들어 LixNi1 - yAlyO2 등의 리튬 니켈 알루미늄 복합 산화물, 예를 들어 LixCoO2 등의 리튬 코발트 복합 산화물, 예를 들어 LixNi1 -y- zCoyMnzO2 등의 리튬 니켈 코발트 복합 산화물, 예를 들어 LixMnyCo1 - yO2 등의 리튬 망간 코발트 복합 산화물, 예를 들어 LixMn2-yNiyO4 등의 스피넬형 리튬 망간 니켈 복합 산화물, 예를 들어 LixFePO4, LixFe1-yMnyPO4, LixCoPO4 등의 올리빈 구조를 갖는 리튬 인산화물, 예를 들어 불소화 황산철 LixFeSO4F를 들 수 있다. x는 특별히 기재가 없는 한, 0<x≤1을 만족시킨다. y는 특별히 기재가 없는 한, 0<y<1을 만족시킨다.The positive electrode active material is, for example, Li x Mn 2 O 4 or Li x MnO 2, such as lithium manganese composite oxide, for example, Li x Ni 1 of the - y Al y O 2, such as lithium-nickel-aluminum composite oxide, such as Li of x CoO 2 lithium-cobalt composite oxide such as, for example, Li x Ni 1 -y- z Co y Mn z O 2 , such as lithium nickel cobalt composite oxide, of for example, Li x Mn y Co 1 - y O 2, such as Spinel type lithium manganese nickel composite oxides such as lithium manganese cobalt composite oxides such as Li x Mn 2-y Ni y O 4 , such as Li x FePO 4 , Li x Fe 1-y Mn y PO 4 , Li x CoPO 4, etc. raise the lithium phosphate having a blank structure, for example of may be mentioned fluorination of ferrous sulfate FeSO 4 x Li F. x satisfies 0 <x≤1 unless otherwise specified. y satisfies 0 <y <1, unless otherwise specified.

이들은, 높은 정극 전위가 얻어지기 때문에 바람직하다. 그 중에서도, 리튬 니켈 알루미늄 복합 산화물, 리튬 니켈 코발트 망간 복합 산화물, 리튬 망간 코발트 복합 산화물에 의하면, 고온 환경 하에서의 전해질과의 반응을 억제할 수 있어, 전지 수명을 대폭 향상시킬 수 있다. 특히 LixNi1 -y- zCoyMnzO2(0<x≤1, 0<y<0.5, 0<z<0.5)로 표시되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합 산화물이 바람직하다. 리튬 니켈 코발트 망간 복합 산화물의 사용에 의해, 고온 환경에 있어서의 내구성을 보다 높일 수 있다.These are preferable because a high positive electrode potential is obtained. Especially, with lithium nickel aluminum composite oxide, lithium nickel cobalt manganese composite oxide, and lithium manganese cobalt composite oxide, reaction with electrolyte in high temperature environment can be suppressed and battery life can be improved significantly. Particularly preferred are lithium nickel cobalt manganese composite oxides represented by Li x Ni 1- y- z Co y Mn z O 2 (0 <x ≦ 1, 0 <y <0.5, 0 <z <0.5). By using lithium nickel cobalt manganese composite oxide, durability in high temperature environment can be improved more.

전자 도전성을 높이고, 집전체와의 접촉 저항을 억제하기 위한 도전제로서는, 예를 들어 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 흑연 등을 들 수 있다.Examples of the conductive agent for increasing the electronic conductivity and suppressing the contact resistance with the current collector include acetylene black, carbon black, graphite and the like.

활물질과 도전제를 결착시키기 위한 결착제로서는, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리불화비닐리덴(PVdF), 불소계 고무 등을 들 수 있다.Examples of the binder for binding the active material and the conductive agent include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), and fluorine rubber.

정극 활물질층에 있어서의 정극 활물질, 도전제 및 결착제의 배합비는, 정극 활물질이 80중량% 이상 95중량% 이하, 도전제가 3중량% 이상 18중량% 이하, 결착제가 2중량% 이상 7중량% 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 도전제가 3중량% 이상이면, 상술한 효과를 발휘할 수 있고, 18중량% 이하이면, 고온 보존 하에서의 도전제 표면에서의 전해질의 분해를 저감시킬 수 있다. 결착제가 2중량% 이상이면, 충분한 전극 강도가 얻어지고, 7중량% 이하이면, 전극의 절연부를 감소시킬 수 있다.The blending ratio of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder in the positive electrode active material layer is 80% to 95% by weight of the positive electrode active material, 3% to 18% by weight of the conductive agent, and 2% by weight to 7% by weight of the binder. It is preferable to exist in the following ranges. If the conductive agent is 3% by weight or more, the above-described effects can be exhibited, and if it is 18% by weight or less, decomposition of the electrolyte on the surface of the conductive agent under high temperature storage can be reduced. If the binder is 2% by weight or more, sufficient electrode strength can be obtained, and if it is 7% by weight or less, the insulating portion of the electrode can be reduced.

정극은, 예를 들어 다음 방법에 의해 제작할 수 있다. 먼저, 정극 활물질, 도전제 및 결착제를 용매에 현탁시켜 슬러리를 제조한다. 이 슬러리를, 정극 집전체의 편면 또는 양면에 도포한다. 계속해서, 도포된 슬러리를 건조시켜, 정극 활물질층과 정극 집전체의 적층체를 얻는다. 그 후, 이 적층체에 프레스를 실시한다. 정극 프레스 압력은, 0.15ton/mm 내지 0.3ton/mm의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 정극 프레스 압력이 이 범위에 있으면, 정극 활물질층과 정극 집전체의 밀착성(박리 강도)이 높아지고, 또한 정극 집전체의 신장률이 20% 이하로 되어 바람직하다. 이와 같이 하여, 정극을 제작한다. 또는, 정극은, 다음 방법에 의해 제작해도 된다. 먼저, 정극 활물질, 도전제 및 결착제를 혼합하여, 혼합물을 얻는다. 계속해서, 이 혼합물을 펠릿 형상으로 성형한다. 계속해서, 이들 펠릿을 정극 집전체 상에 배치함으로써, 정극을 얻을 수 있다.A positive electrode can be produced by the following method, for example. First, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are suspended in a solvent to prepare a slurry. This slurry is applied to one side or both sides of the positive electrode current collector. Subsequently, the applied slurry is dried to obtain a laminate of the positive electrode active material layer and the positive electrode current collector. Thereafter, the laminate is pressed. It is preferable that positive electrode press pressure exists in the range of 0.15 ton / mm-0.3 ton / mm. When positive electrode press pressure exists in this range, the adhesiveness (peel strength) of a positive electrode active material layer and a positive electrode collector becomes high, and the elongation rate of a positive electrode collector becomes 20% or less, and it is preferable. In this way, a positive electrode is produced. Alternatively, the positive electrode may be produced by the following method. First, a positive electrode active material, an electrically conductive agent, and a binder are mixed and a mixture is obtained. Subsequently, the mixture is molded into pellets. Subsequently, by placing these pellets on the positive electrode current collector, a positive electrode can be obtained.

(2) 부극(2) negative electrode

부극은, 부극 집전체와, 부극 활물질층을 포함할 수 있다. 부극 활물질층은, 부극 집전체의 편면 또는 양면에 형성될 수 있다. 부극 활물질층은, 부극 활물질과, 임의로 도전제 및 결착제를 포함할 수 있다.The negative electrode may include a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer. The negative electrode active material layer may be formed on one side or both sides of the negative electrode current collector. The negative electrode active material layer may contain a negative electrode active material, and optionally a conductive agent and a binder.

부극 집전체는, 부극 활물질의 리튬 흡장 및 방출 전위에 있어서 전기 화학적으로 안정된 재료가 사용된다. 부극 집전체는, 구리, 니켈, 스테인리스 또는 알루미늄, 또는 Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu 및 Si로부터 선택되는 1 이상의 원소를 포함하는 알루미늄 합금으로부터 만들어지는 것이 바람직하다. 부극 집전체의 두께는, 5㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이러한 두께를 갖는 부극 집전체는, 부극의 강도와 경량화의 균형을 취할 수 있다.As the negative electrode current collector, a material which is electrochemically stable at lithium occlusion and release potential of the negative electrode active material is used. The negative electrode current collector is preferably made from copper, nickel, stainless steel or aluminum, or an aluminum alloy containing at least one element selected from Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu, and Si. It is preferable that the thickness of a negative electrode electrical power collector exists in the range of 5 micrometers or more and 20 micrometers or less. The negative electrode current collector having such a thickness can balance the strength of the negative electrode and the weight reduction.

부극 활물질은, 예를 들어 입자의 형태로 부극에 포함되어 있다. 부극 활물질 입자는, 단독의 1차 입자, 1차 입자의 응집체인 2차 입자, 또는 단독의 1차 입자와 2차 입자의 혼합물일 수 있다. 고밀도화의 관점에서, 부극 활물질층은 5 내지 50체적%의 1차 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 1차 입자의 형상은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 구상, 타원 형상, 편평 형상, 섬유상 등으로 할 수 있다.The negative electrode active material is contained in the negative electrode in the form of particles, for example. The negative electrode active material particles may be single primary particles, secondary particles that are aggregates of primary particles, or a mixture of single primary particles and secondary particles. From the viewpoint of densification, the negative electrode active material layer preferably contains 5 to 50% by volume of primary particles. The shape of a primary particle is not specifically limited, For example, it can be set as spherical shape, an ellipse shape, a flat shape, fibrous form.

부극 활물질의 예는, 탄소 재료, 흑연 재료, 리튬 합금 재료, 금속 산화물 및 금속 황화물을 들 수 있지만, 그 중에서 리튬 이온의 흡장 방출 전위가 리튬 전위 기준으로 1V 내지 3V의 범위 내에 있는 리튬 티타늄 산화물, 티타늄 산화물, 니오븀 티타늄 산화물, 리튬 나트륨 니오븀 티탄 산화물로부터 선택되는 1종 이상의 티타늄 함유 산화물의 부극 활물질을 선택하는 것이 바람직하다.Examples of the negative electrode active material include carbon materials, graphite materials, lithium alloy materials, metal oxides, and metal sulfides. Among them, lithium titanium oxides in which the occlusion and release potentials of lithium ions are in the range of 1 V to 3 V on the basis of lithium potential, It is preferable to select the negative electrode active material of at least one titanium-containing oxide selected from titanium oxide, niobium titanium oxide, and lithium sodium niobium titanium oxide.

리튬 티타늄 산화물로서, 일반식 Li4 + xTi5O12(x는 -1≤x≤3)로 표시되는 스피넬 구조 리튬 티타늄 산화물, 람스델라이트 구조 리튬 티타늄 산화물로서 Li2+xTi3O7, Li1 + xTi2O4, Li1 .1+ xTi1 . 8O4, Li1 .07+ xTi1 . 86O4, LixTiO2(x는 0≤x) 등의 리튬 티타늄 산화물, 일반식 LixTiO2(0≤x)로 표시되는 단사정 구조(충전 전 구조로서 TiO2(B)), 루틸 구조, 아나타제 구조의 티타늄 산화물(충전 전 구조로서 TiO2, 니오븀 티타늄 산화물은, LiaTiMbNb2 ± βO7 ±σ(0≤a≤5, 0≤b≤0.3, 0≤β≤0.3, 0≤σ≤0.3, M은 Fe, V, Mo, Ta로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소)로 표시되는 것이다. 이들을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는, 체적 변화가 매우 적은 일반식 Li4 + xTi5O12(x는 -1≤x≤3)로 표시되는 스피넬 구조 리튬 티타늄 산화물이다. 이들 티타늄 함유 산화물을 사용함으로써, 부극 집전체에 구리박 대신에 알루미늄박을 사용할 수 있으며 경량화와 저비용화를 실현할 수 있다. 또한, 바이폴라 구조의 전극 구조에 유리해진다.Spinel structure lithium titanium oxide represented by the general formula Li 4 + x Ti 5 O 12 (x is −1 ≦ x ≦ 3) as the lithium titanium oxide, and Li 2 + x Ti 3 O 7 as the ramsdelite structure lithium titanium oxide , Li 1 + x Ti 2 O 4 , Li 1.1 + x Ti 1 . 8 O 4, Li 1 .07+ x Ti 1. Lithium titanium oxide such as 86 O 4 , Li x TiO 2 (x is 0 ≦ x), a monoclinic structure represented by the general formula Li x TiO 2 (0 ≦ x) (TiO 2 (B) as a structure before charging), Titanium oxide with rutile structure and anatase structure (TiO 2 and niobium titanium oxide as the charge structure are Li a TiM b Nb 2 ± β O 7 ± σ (0≤a≤5, 0≤b≤0.3, 0≤β≤ 0.3, 0 ≦ σ ≦ 0.3, and M are represented by at least one element selected from the group consisting of Fe, V, Mo, and Ta. These may be used alone or in combination. Is a spinel structure lithium titanium oxide represented by the general formula Li 4 + x Ti 5 O 12 (x is −1 ≦ x ≦ 3.) By using these titanium-containing oxides, aluminum is used instead of copper foil for the negative electrode current collector. The foil can be used, the weight and the cost can be reduced, and it is advantageous to the bipolar electrode structure.

부극 활물질 입자는, 그 평균 입자 직경이 1㎛ 이하이며, 또한 N2 흡착에 의한 BET법에서의 비표면적이 3m2/g 내지 200m2/g의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 부극의 전해질과의 친화성을 높일 수 있다.Negative electrode active material particles, and the average particle diameter of 1㎛ or less, and preferably a specific surface area in BET method using N 2 adsorption in the range of 3m 2 / g to 200m 2 / g. Thereby, affinity with the electrolyte of a negative electrode can be improved.

부극의 비표면적을 상기 범위로 규정하는 이유를 설명한다. 비표면적이 3m2/g 미만인 것은, 입자의 응집이 두드러지고, 부극과 전해질의 친화성이 낮아지며, 부극의 계면 저항이 증가된다. 그 결과, 출력 특성과 충방전 사이클 특성이 저하된다. 한편, 비표면적이 50m2/g을 초과하는 것은, 전해질의 분포가 부극에 치우쳐, 정극에서의 전해질 부족을 초래할 가능성이 있기 때문에, 출력 특성과 충방전 사이클 특성의 개선을 도모할 수 없다. 비표면적의 보다 바람직한 범위는, 5 내지 50m2/g이다. 여기서, 부극의 비표면적이란, 부극 활물질층(집전체 중량을 제외함) 1g당 표면적을 의미한다. 또한, 부극 활물질층은, 집전체 상에 담지된 부극 활물질, 도전제 및 결착제를 포함하는 다공질층이다.The reason for defining the specific surface area of a negative electrode in the said range is demonstrated. When the specific surface area is less than 3 m 2 / g, the aggregation of the particles is remarkable, the affinity between the negative electrode and the electrolyte is low, and the interface resistance of the negative electrode is increased. As a result, output characteristics and charge / discharge cycle characteristics are deteriorated. On the other hand, if the specific surface area exceeds 50 m 2 / g, the distribution of the electrolyte may be biased toward the negative electrode, which may lead to the shortage of the electrolyte in the positive electrode, and thus the output characteristics and the charge / discharge cycle characteristics cannot be improved. The more preferable range of specific surface area is 5-50 m <2> / g. Here, the specific surface area of a negative electrode means the surface area per 1g of negative electrode active material layers (excluding the weight of an electrical power collector). The negative electrode active material layer is a porous layer containing a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder supported on a current collector.

부극의 다공도(집전체를 제외함)는, 20 내지 50%의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 부극과 전해질의 친화성이 우수하고, 또한 고밀도의 부극을 얻을 수 있다. 다공도의 더욱 바람직한 범위는, 25 내지 40%이다.The porosity (excluding the current collector) of the negative electrode is preferably in the range of 20 to 50%. Thereby, it is excellent in the affinity of a negative electrode and electrolyte, and a high density negative electrode can be obtained. The more preferable range of porosity is 25 to 40%.

도전제로서는, 예를 들어 탄소 재료를 사용할 수 있다. 탄소 재료로서는, 예를 들어 아세틸렌 블랙, 카본 블랙, 코크스, 탄소 섬유, 흑연, 알루미늄 분말, TiO 등을 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 열 처리 온도가 800℃ 내지 2000℃인 평균 입자 직경 10㎛ 이하의 코크스, 흑연, TiO의 분말, 평균 섬유 직경 1㎛ 이하인 탄소 섬유가 바람직하다. 탄소 재료의 N2 흡착에 의한 BET 비표면적은 10m2/g 이상이 바람직하다.As the conductive agent, for example, a carbon material can be used. As a carbon material, acetylene black, carbon black, coke, carbon fiber, graphite, aluminum powder, TiO, etc. are mentioned, for example. More preferably, the coke, graphite, and TiO powder with an average particle diameter of 10 micrometers or less whose heat processing temperature is 800 degreeC-2000 degreeC, and carbon fiber whose average fiber diameter are 1 micrometer or less are preferable. The BET specific surface area due to N 2 adsorption of the carbon material is preferably 10 m 2 / g or more.

결착제로서는, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리불화비닐리덴(PVdF), 불소계 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 코어 셸 바인더 등을 들 수 있다.Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine rubber, styrene butadiene rubber, core shell binder, and the like.

상기 부극의 활물질, 도전제 및 결착제의 배합비는, 부극 활물질 80 내지 95중량%, 도전제 3 내지 18중량%, 결착제 2 내지 7중량%의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.It is preferable to make the compounding ratio of the active material, electrically conductive agent, and binder of the said negative electrode into the range of 80-95 weight% of negative electrode active materials, 3-18 weight% of conductive agents, and 2-7 weight% of binders.

부극은, 예를 들어 다음 방법에 의해 제작할 수 있다. 먼저, 부극 활물질, 도전제 및 결착제를 적절한 용매에 현탁시켜 슬러리를 제조한다. 계속해서, 이 슬러리를 부극 집전체의 편면 또는 양면에 도포한다. 부극 집전체 상의 도막을 건조시킴으로써 부극 활물질층을 형성한다. 그 후, 부극 집전체 및 그 위에 형성된 부극 활물질층에 프레스를 실시한다. 부극 활물질층으로서는, 부극 활물질, 도전제 및 결착제를 펠릿 형상으로 형성한 것을 사용해도 된다.A negative electrode can be produced by the following method, for example. First, a negative electrode active material, a conductive agent, and a binder are suspended in a suitable solvent to prepare a slurry. Subsequently, this slurry is applied to one side or both sides of the negative electrode current collector. The negative electrode active material layer is formed by drying the coating film on the negative electrode current collector. Thereafter, the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer formed thereon are pressed. As a negative electrode active material layer, you may use what formed the negative electrode active material, the electrically conductive agent, and the binder in pellet form.

(3) 외장 부재(3) exterior member

외장 부재로서는, 예를 들어 라미네이트 필름을 포함하는 용기, 또는 금속제 용기를 사용할 수 있다.As the exterior member, for example, a container containing a laminate film or a metal container can be used.

라미네이트 필름의 두께는, 예를 들어 0.5mm 이하이며, 바람직하게는 0.2mm 이하이다.The thickness of a laminate film is 0.5 mm or less, for example, Preferably it is 0.2 mm or less.

라미네이트 필름으로서는, 복수의 수지층과 이들 수지층 사이에 개재된 금속층을 포함하는 다층 필름이 사용된다. 수지층은, 예를 들어 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 나일론 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 고분자 재료를 포함하고 있다. 금속층은, 경량화를 위하여 알루미늄박 또는 알루미늄 합금박을 포함하는 것이 바람직하다. 라미네이트 필름은, 열 융착에 의해 시일을 행함으로써, 외장 부재의 형상으로 성형될 수 있다.As the laminate film, a multilayer film including a plurality of resin layers and a metal layer interposed between these resin layers is used. The resin layer contains polymer materials, such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), nylon, and polyethylene terephthalate (PET), for example. It is preferable that a metal layer contains aluminum foil or aluminum alloy foil for weight reduction. The laminate film can be molded into the shape of the exterior member by sealing by thermal fusion.

금속제 용기의 벽 두께는, 예를 들어 1mm 이하이고, 보다 바람직하게는 0.5mm 이하이고, 더욱 바람직하게는, 0.2mm 이하이다.The wall thickness of a metal container is 1 mm or less, for example, More preferably, it is 0.5 mm or less, More preferably, it is 0.2 mm or less.

금속제 용기는, 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등으로부터 만들어진다. 알루미늄 합금은, 마그네슘, 아연 및 규소 등의 원소를 포함하는 것이 바람직하다. 알루미늄 합금은, 철, 구리, 니켈 및 크롬 등의 전이 금속을 포함하는 경우, 그 함유량은 100ppm 이하인 것이 바람직하다.The metal container is made from aluminum or an aluminum alloy, for example. It is preferable that an aluminum alloy contains elements, such as magnesium, zinc, and a silicon. When an aluminum alloy contains transition metals, such as iron, copper, nickel, and chromium, it is preferable that the content is 100 ppm or less.

외장 부재의 형상은, 특별히 한정되지 않는다. 외장 부재의 형상은, 예를 들어 편평형(박형), 각형, 원통형, 코인형, 또는 버튼형 등이어도 된다. 외장 부재는, 전지 치수에 따라, 예를 들어 휴대용 전자 기기 등에 탑재되는 소형 전지용 외장 부재, 이륜 내지 사륜 자동차, 철도 수송 차량 등의 차량에 탑재되는 대형 전지용 외장 부재여도 된다.The shape of the exterior member is not particularly limited. The shape of the exterior member may be, for example, flat (thin), rectangular, cylindrical, coin, or button. The exterior member may be, for example, a small battery exterior member mounted on a portable electronic device or the like, a large battery exterior member mounted on a vehicle such as a two-wheeled or four-wheeled vehicle, a rail transport vehicle, or the like depending on the battery dimensions.

(4) 부극 단자(4) negative terminal

부극 단자는, 상술한 부극 활물질의 Li 흡장 방출 전위에 있어서 전기 화학적으로 안정하며, 또한 도전성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 구체적으로는, 부극 단자의 재료로서는, 구리, 니켈, 스테인리스 또는 알루미늄, 또는 Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu, 및 Si로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 알루미늄 합금을 들 수 있다. 부극 단자의 재료로서는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 부극 단자는, 부극 집전체와의 접촉 저항을 저감시키기 위해서, 부극 집전체와 동일한 재료를 포함하는 것이 바람직하다.The negative electrode terminal may be formed of a material which is electrochemically stable at the Li occlusion release potential of the above-described negative electrode active material and has conductivity. Specifically, as the material of the negative electrode terminal, an aluminum alloy containing at least one element selected from the group consisting of copper, nickel, stainless steel or aluminum, or Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu, and Si is used. Can be mentioned. As a material of a negative electrode terminal, it is preferable to use aluminum or an aluminum alloy. In order to reduce the contact resistance with a negative electrode electrical power collector, it is preferable that a negative electrode terminal contains the same material as a negative electrode electrical power collector.

(5) 정극 단자(5) positive electrode terminal

정극 단자는, 리튬의 산화 환원 전위에 대한 전위가 3.0V 이상 4.5V 이하인 범위(vs.Li/Li+)에 있어서 전기적으로 안정하며, 또한 도전성을 갖는 재료로 형성된다. 정극 단자의 재료로서는, 알루미늄, 또는 Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu 및 Si로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 알루미늄 합금을 들 수 있다. 정극 단자는, 정극 집전체와의 접촉 저항을 저감시키기 위해서, 정극 집전체와 동일한 재료로 형성되는 것이 바람직하다.The positive electrode terminal is formed of a material that is electrically stable and conductive in the range (vs. Li / Li +) in which the potential with respect to the redox potential of lithium is 3.0 V or more and 4.5 V or less. As a material of a positive electrode terminal, aluminum alloy containing aluminum or at least 1 sort (s) of element chosen from the group which consists of Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu, and Si is mentioned. In order to reduce the contact resistance with a positive electrode electrical power collector, it is preferable that a positive electrode terminal is formed with the same material as a positive electrode electrical power collector.

이어서, 본 실시 형태에 따른 이차 전지에 대해서, 도면을 참조하면서 보다 구체적으로 설명한다.Next, the secondary battery which concerns on this embodiment is demonstrated more concretely, referring drawings.

도 1은, 제2 실시 형태에 따른 이차 전지의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 2는, 도 1에 나타내는 이차 전지의 A부를 확대한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a secondary battery according to a second embodiment. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of part A of the secondary battery illustrated in FIG. 1.

도 1 및 도 2에 나타내는 이차 전지(100)는, 도 1에 나타내는 주머니형 외장 부재(2)와, 도 1 및 도 2에 나타내는 전극군(1)을 구비한다. 이차 전지(100)는, 비수전해질을 더 구비하고 있어도 된다. 전극군(1)은 외장 부재(2) 내에 수납되어 있다. 이차 전지(100)가 비수전해질을 구비하는 경우, 비수전해질은 전극군(1)에 유지되어 있다.The secondary battery 100 shown in FIG. 1 and FIG. 2 includes the bag-shaped exterior member 2 shown in FIG. 1 and the electrode group 1 shown in FIGS. 1 and 2. The secondary battery 100 may further include a nonaqueous electrolyte. The electrode group 1 is housed in the exterior member 2. When the secondary battery 100 includes the nonaqueous electrolyte, the nonaqueous electrolyte is held in the electrode group 1.

주머니형 외장 부재(2)는, 2개의 수지층과 이들 사이에 개재된 금속층을 포함하는 라미네이트 필름을 포함한다.The bag-shaped exterior member 2 includes a laminate film including two resin layers and a metal layer interposed therebetween.

도 1에 나타낸 바와 같이, 전극군(1)은 편평형의 권회 전극군이다. 편평형의 권회 전극군(1)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 부극(3)과, 복합 전해질층(4)과, 정극(5)을 포함한다. 복합 전해질층(4)은, 부극(3)과 정극(5) 사이에 개재되어 있다.As shown in FIG. 1, the electrode group 1 is a flat wound electrode group. As shown in FIG. 2, the flat wound electrode group 1 includes a negative electrode 3, a composite electrolyte layer 4, and a positive electrode 5. The composite electrolyte layer 4 is interposed between the negative electrode 3 and the positive electrode 5.

부극(3)은, 부극 집전체(3a)와 부극 활물질층(3b)을 포함한다. 부극(3) 중, 권회 전극군(1)의 최외각에 위치하는 부분은, 도 2에 나타낸 바와 같이 부극 집전체(3a)의 내면측에만 부극 활물질층(3b)이 형성되어 있다. 부극(3)에 있어서의 그 밖의 부분에서는, 부극 집전체(3a)의 양면에 부극 활물질층(3b)이 형성되어 있다.The negative electrode 3 includes the negative electrode current collector 3a and the negative electrode active material layer 3b. As for the part located in the outermost part of the wound electrode group 1 among the negative electrodes 3, as shown in FIG. 2, the negative electrode active material layer 3b is formed only in the inner surface side of the negative electrode collector 3a. In other parts of the negative electrode 3, the negative electrode active material layer 3b is formed on both surfaces of the negative electrode current collector 3a.

정극(5)은, 정극 집전체(5a)와, 그 양면에 형성된 정극 활물질층(5b)을 포함하고 있다.The positive electrode 5 includes the positive electrode current collector 5a and the positive electrode active material layer 5b formed on both surfaces thereof.

도 1에 나타낸 바와 같이, 부극 단자(6) 및 정극 단자(7)는, 권회 전극군(1)의 외주 단부 근방에 위치하고 있다. 이 부극 단자(6)는 최외각에 위치하는 부극(3)의 부극 집전체(3a)의 일부에 접속되어 있다. 또한, 정극 단자(7)는 최외각에 위치하는 정극(5)의 정극 집전체(5a)에 접속되어 있다. 이들 부극 단자(6) 및 정극 단자(7)는, 주머니형 외장 부재(2)의 개구부로부터 외부로 연장되어 있다.As shown in FIG. 1, the negative electrode terminal 6 and the positive electrode terminal 7 are located near the outer circumferential end portion of the wound electrode group 1. This negative electrode terminal 6 is connected to a part of the negative electrode current collector 3a of the negative electrode 3 located at the outermost part. In addition, the positive electrode terminal 7 is connected to the positive electrode current collector 5a of the positive electrode 5 located at the outermost angle. These negative electrode terminal 6 and the positive electrode terminal 7 extend outward from the opening of the bag-shaped exterior member 2.

주머니형 외장 부재(2)의 개구부를 부극 단자(6) 및 정극 단자(7) 사이에 끼워 히트 시일함으로써, 권회 전극군(1)이 밀봉되어 있다.The wound electrode group 1 is sealed by heat-sealing the opening part of the bag-shaped exterior member 2 between the negative electrode terminal 6 and the positive electrode terminal 7.

본 실시 형태에 따른 이차 전지는, 도 1 및 도 2에 나타내는 구성의 이차 전지에 한정되지 않고, 예를 들어 도 3 및 도 4에 나타내는 구성의 전지여도 된다.The secondary battery of this embodiment is not limited to the secondary battery of the structure shown in FIG. 1 and FIG. 2, For example, the battery of the structure shown in FIG. 3 and FIG. 4 may be sufficient.

도 3은, 제2 실시 형태에 따른 이차 전지의 다른 예를 모식적으로 나타내는 부분 절결 사시도이다. 도 4는, 도 3에 나타내는 이차 전지의 B부를 확대한 단면도이다.3 is a partially cutaway perspective view schematically showing another example of the secondary battery according to the second embodiment. 4 is an enlarged cross-sectional view of a portion B of the secondary battery illustrated in FIG. 3.

도 3 및 도 4에 나타내는 이차 전지(100)는, 도 3 및 도 4에 나타내는 전극군(11)과, 도 3에 나타내는 외장 부재(12)를 구비한다. 이차 전지(100)는, 비수전해질을 구비하고 있어도 된다. 전극군(11)은 외장 부재(12) 내에 수납되어 있다. 이차 전지(100)가 비수전해질을 구비하는 경우, 비수전해질은 전극군(11)에 유지되어 있다.The secondary battery 100 shown in FIG. 3 and FIG. 4 includes the electrode group 11 shown in FIGS. 3 and 4 and the exterior member 12 shown in FIG. 3. The secondary battery 100 may be provided with a nonaqueous electrolyte. The electrode group 11 is housed in the exterior member 12. When the secondary battery 100 includes a nonaqueous electrolyte, the nonaqueous electrolyte is held by the electrode group 11.

외장 부재(12)는, 2개의 수지층과 이들 사이에 개재된 금속층을 포함하는 라미네이트 필름을 포함한다.The exterior member 12 includes a laminate film including two resin layers and a metal layer interposed therebetween.

전극군(11)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 적층형 전극군이다. 적층형 전극군(11)은, 정극(13)과 부극(14)을 그 사이에 복합 전해질(15)을 개재시키면서 교대로 적층한 구조를 갖고 있다.The electrode group 11 is a stacked electrode group as shown in FIG. 4. The stacked electrode group 11 has a structure in which the positive electrode 13 and the negative electrode 14 are alternately stacked with the composite electrolyte 15 interposed therebetween.

전극군(11)은 복수의 정극(13)을 포함하고 있다. 복수의 정극(13)은, 각각이, 정극 집전체(13a)와, 정극 집전체(13a)의 양면에 담지된 정극 활물질층(13b)을 구비하고 있다. 또한, 전극군(11)은 복수의 부극(14)을 포함하고 있다. 복수의 부극(14)은, 각각이, 부극 집전체(14a)와, 부극 집전체(14a)의 양면에 담지된 부극 활물질층(14b)을 구비하고 있다. 각 부극(14)의 부극 집전체(14a)는 그의 한변이 부극(14)으로부터 돌출되어 있다. 돌출된 부극 집전체(14a)는 띠 형상의 부극 단자(16)에 전기적으로 접속되어 있다. 띠 형상의 부극 단자(6)의 선단은, 외장 부재(12)의 외부로 인출되어 있다. 또한, 도시하지 않지만, 정극(13)의 정극 집전체(13a)에 있어서, 부극 집전체(14a)의 돌출변과 반대측에 위치하는 변은, 정극(13)으로부터 돌출되어 있다. 정극(13)으로부터 돌출된 정극 집전체(13a)는, 띠 형상의 정극 단자(7)에 전기적으로 접속되어 있다. 띠 형상의 정극 단자(7)의 선단은, 부극 단자(6)와는 반대측에 위치하고, 외장 부재(12)의 외부로 인출되어 있다.The electrode group 11 includes a plurality of positive electrodes 13. Each of the plurality of positive electrodes 13 includes a positive electrode current collector 13a and a positive electrode active material layer 13b supported on both surfaces of the positive electrode current collector 13a. In addition, the electrode group 11 includes a plurality of negative electrodes 14. Each of the plurality of negative electrodes 14 includes a negative electrode current collector 14a and a negative electrode active material layer 14b supported on both surfaces of the negative electrode current collector 14a. One side of the negative electrode current collector 14a of each negative electrode 14 protrudes from the negative electrode 14. The protruding negative electrode current collector 14a is electrically connected to the strip-shaped negative electrode terminal 16. The tip of the strip-shaped negative electrode terminal 6 is drawn out of the exterior member 12. In addition, although not shown, in the positive electrode collector 13a of the positive electrode 13, the side located on the opposite side to the protruding side of the negative electrode collector 14a protrudes from the positive electrode 13. The positive electrode current collector 13a protruding from the positive electrode 13 is electrically connected to the strip-shaped positive electrode terminal 7. The tip of the strip-shaped positive electrode terminal 7 is located on the side opposite to the negative electrode terminal 6 and is drawn out of the exterior member 12.

본 실시 형태에 따른 이차 전지는, 상술한 바와 같이 모노폴라 구조여도 되고, 도 5에 나타낸 바와 같은 바이폴라 구조여도 된다.As described above, the secondary battery according to the present embodiment may have a monopolar structure or a bipolar structure as shown in FIG. 5.

도 5에 나타내는 이차 전지(100)는, 이하와 같이 구성되어 있다.The secondary battery 100 shown in FIG. 5 is comprised as follows.

이 이차 전지(100)는, 전극군(11)과, 이 전극군(11)을 수용하고 있는 외장 부재(12)를 구비하고 있다.This secondary battery 100 is provided with the electrode group 11 and the exterior member 12 which accommodates this electrode group 11.

전극군(11)은, 집전체(8)의 한쪽 면에 정극 활물질층(5b)이 형성되고, 다른 쪽 면에 부극 활물질층(3b)이 형성된 제1 적층체를 포함한다. 제1 적층체가 포함하는 부극 활물질(3b) 상에는, 복합 전해질층(4)이 형성되어 있다.The electrode group 11 includes a first laminate in which a positive electrode active material layer 5b is formed on one surface of the current collector 8 and a negative electrode active material layer 3b is formed on the other surface. The composite electrolyte layer 4 is formed on the negative electrode active material 3b included in the first laminate.

또한, 전극군(11)의 한쪽 단부, 예를 들어 도 5에 나타내는 상방의 단부가 포함하는 제2 적층체는, 집전체(8)의 편면에 부극 활물질층(3b)과 복합 전해질층(4)이 이 순서대로 설치된 적층체이다. 제2 적층체가 포함하는 집전체(8)에는, 정극 단자(7)가 전기적으로 접속되어 있다. 도시하고 있지 않으나, 정극 단자(7)은 외장 부재(12)부터 외부로 인출되어 있다.Moreover, the 2nd laminated body which the one end part of the electrode group 11, for example, the upper end part shown in FIG. 5 includes the negative electrode active material layer 3b and the composite electrolyte layer 4 on one side of the electrical power collector 8 ) Is a laminate provided in this order. The positive electrode terminal 7 is electrically connected to the current collector 8 included in the second laminate. Although not shown, the positive electrode terminal 7 is drawn out from the exterior member 12 to the outside.

또한, 전극군(11)의 다른 쪽 단부, 예를 들어 도 5에 나타내는 하방의 단부가 포함하는 제3 적층체는, 집전체(8)의 편면에 정극 활물질(5b)이 설치된 적층체이다. 제3 적층체가 포함하는 집전체(8)에는, 부극 단자(6)가 전기적으로 접속되어 있다. 도시하고 있지 않으나, 부극 단자(6)는 외장 부재(12)부터 외부로 인출되어 있다.In addition, the 3rd laminated body which the other edge part of the electrode group 11, for example, the lower end part shown in FIG. 5 is a laminated body in which the positive electrode active material 5b was provided in the single side | surface of the electrical power collector 8 is used. The negative electrode terminal 6 is electrically connected to the current collector 8 included in the third laminate. Although not shown, the negative electrode terminal 6 is drawn out from the exterior member 12 to the outside.

도 5에 나타내는 바이폴라 전극 구조를 갖는 전극군(11)은, 제2 적층체와, 복수의 제1 적층체와, 제3 적층체가 이 순서로 적층되어 구성되어 있다. 제1 적층체의 수는, 전지 설계에 따라서 적절히 변경할 수 있다.The electrode group 11 having the bipolar electrode structure shown in FIG. 5 is configured by stacking a second laminate, a plurality of first laminates, and a third laminate in this order. The number of 1st laminated bodies can be changed suitably according to a battery design.

바이폴라 전극 구조를 갖는 이차 전지는, 콤팩트하면서 고용량이며, 우수한 수명 성능, 열안정성 및 전기 화학적 안정성을 달성할 수 있다.A secondary battery having a bipolar electrode structure is compact and has a high capacity, and can achieve excellent life performance, thermal stability, and electrochemical stability.

본 실시 형태에 따른 이차 전지는, 조전지를 구성하고 있어도 된다. 조전지는, 본 실시 형태에 따른 이차 전지를 복수개 구비하고 있다.The secondary battery according to the present embodiment may constitute an assembled battery. The assembled battery includes a plurality of secondary batteries according to the present embodiment.

실시 형태에 따른 조전지에 있어서, 각 단전지는, 전기적으로 직렬 또는 병렬로 접속해서 배치해도 되고, 또는 직렬 접속 및 병렬 접속을 조합해서 배치해도 된다.In the assembled battery according to the embodiment, each unit cell may be electrically connected in series or in parallel, or may be disposed in combination of series connection and parallel connection.

실시 형태에 따른 조전지의 일례에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.An example of the assembled battery according to the embodiment will be described with reference to the drawings.

도 6은, 실시 형태에 따른 조전지의 일례를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 6에 나타내는 조전지(200)는, 5개의 단전지(100)와, 4개의 버스 바(21)와, 정극측 리드(22)와, 부극측 리드(23)를 구비하고 있다. 5개의 단전지(100) 각각은, 본 실시 형태에 따른 이차 전지이다.6 is a perspective view schematically showing an example of the assembled battery according to the embodiment. The assembled battery 200 shown in FIG. 6 includes five unit cells 100, four bus bars 21, a positive electrode side lead 22, and a negative electrode side lead 23. Each of the five unit cells 100 is a secondary battery according to the present embodiment.

버스 바(21)는, 하나의 단전지(100)의 부극 단자(6)와, 이 단전지(100) 부근에 위치하는 단전지(100)의 정극 단자(7)를 접속하고 있다. 이와 같이 하여, 5개의 단전지(100)는, 4개의 버스 바(21)에 의해 직렬로 접속되어 있다. 즉, 도 6의 조전지(200)는 5 직렬의 조전지이다.The bus bar 21 connects the negative electrode terminal 6 of one unit cell 100 with the positive electrode terminal 7 of the unit cell 100 located in the vicinity of the unit cell 100. In this way, the five unit cells 100 are connected in series by four bus bars 21. That is, the battery pack 200 of FIG. 6 is a battery pack of five series.

도 6에 나타낸 바와 같이, 5개의 단전지(100) 중, 한쪽 단부에 위치하는 단전지(100)의 정극 단자(7)는, 외부 접속용 정극측 리드(22)에 접속되어 있다. 또한, 5개의 단전지(100) 중, 다른 쪽 단부에 위치하는 단전지(100)의 부극 단자(6)는, 외부 접속용 부극측 리드(23)에 접속되어 있다.As shown in FIG. 6, the positive electrode terminal 7 of the unit cell 100 located at one end of the five unit cells 100 is connected to the positive electrode side lead 22 for external connection. Moreover, the negative electrode terminal 6 of the unit cell 100 located at the other end among the five unit cells 100 is connected to the negative electrode side lead 23 for external connection.

제2 실시 형태에 따른 이차 전지는, 제1 실시 형태에 따른 복합 전해질을 구비한다. 그 때문에, 이 이차 전지는 레이트 성능 및 저온 성능이 우수하다.The secondary battery according to the second embodiment includes the composite electrolyte according to the first embodiment. Therefore, this secondary battery is excellent in rate performance and low temperature performance.

(제3 실시 형태)(Third embodiment)

제3 실시 형태에 의하면, 전지 팩이 제공된다. 이 전지 팩은, 제2 실시 형태에 따른, 이차 전지 또는 복수의 이차 전지로 구성된 조전지를 구비하고 있다.According to the third embodiment, a battery pack is provided. This battery pack is provided with the assembled battery which consists of a secondary battery or some secondary battery which concerns on 2nd Embodiment.

전지 팩은, 보호 회로를 더 구비할 수 있다. 보호 회로는, 이차 전지의 충방전을 제어하는 기능을 갖는다. 또는, 전지 팩을 전원으로서 사용하는 장치(예를 들어, 전자 기기, 자동차 등)에 포함되는 회로를, 전지 팩의 보호 회로로서 사용해도 된다.The battery pack may further include a protection circuit. The protection circuit has a function of controlling charge and discharge of the secondary battery. Or you may use the circuit contained in the apparatus (for example, an electronic device, an automobile, etc.) using a battery pack as a power supply as a protection circuit of a battery pack.

또한, 전지 팩은, 통전용 외부 단자를 더 구비할 수도 있다. 통전용 외부 단자는, 이차 전지로부터의 전류를 외부로 출력하기 위해서, 및/또는 이차 전지에 외부로부터의 전류를 입력하기 위한 것이다. 바꿔 말하면, 전지 팩을 전원으로서 사용할 때, 전류가 통전용 외부 단자를 통해 외부에 공급된다. 또한, 전지 팩을 충전할 때, 충전 전류(자동차 등의 동력의 회생 에너지를 포함함)는 통전용 외부 단자를 통해 전지 팩에 공급된다.The battery pack may further include an external terminal for power supply. The external terminal for electricity supply is for outputting the electric current from a secondary battery to the outside, and / or for inputting the electric current from the outside to a secondary battery. In other words, when the battery pack is used as a power source, current is supplied to the outside through an external terminal for power supply. In addition, when charging the battery pack, a charging current (including regenerative energy of power of an automobile or the like) is supplied to the battery pack through an external terminal for power supply.

이어서, 제3 실시 형태에 따른 전지 팩의 일례에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.Next, an example of the battery pack which concerns on 3rd Embodiment is demonstrated, referring drawings.

도 7은, 제3 실시 형태에 따른 전지 팩의 일례를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다. 도 8은, 도 7에 나타내는 전지 팩의 전기 회로 일례를 나타내는 블록도이다.7 is an exploded perspective view schematically showing an example of the battery pack according to the third embodiment. FIG. 8 is a block diagram showing an example of an electric circuit of the battery pack shown in FIG. 7.

도 7 및 도 8에 나타내는 전지 팩(300)은, 수용 용기(31)와, 덮개(32)와, 보호 시트(33)와, 조전지(200)와, 프린트 배선 기판(34)과, 배선(35)과, 도시하지 않은 절연판을 구비하고 있다.The battery pack 300 shown in FIG. 7 and FIG. 8 includes an accommodating container 31, a lid 32, a protective sheet 33, an assembled battery 200, a printed wiring board 34, and wiring. 35 and an insulating plate (not shown) are provided.

수용 용기(31)는, 보호 시트(33)와, 조전지(200)와, 프린트 배선 기판(34)과, 배선(35)을 수용 가능하게 구성되어 있다. 덮개(32)는, 수용 용기(31)를 덮음으로써, 상기 조전지(200) 등을 수용한다. 수용 용기(31) 및 덮개(32)에는, 도시하지 않지만, 외부 기기 등과 접속하기 위한 개구부 또는 접속 단자 등이 설치되어 있다.The storage container 31 is comprised so that the protective sheet 33, the assembled battery 200, the printed wiring board 34, and the wiring 35 can be accommodated. The cover 32 accommodates the assembled battery 200 and the like by covering the housing container 31. Although not shown, the accommodating container 31 and the lid 32 are provided with an opening, a connection terminal, or the like for connecting to an external device or the like.

보호 시트(33)는, 수용 용기(31)의 긴 변 방향의 양쪽 내측면과, 수용 용기(31)의 짧은 변 방향의 한쪽 내측면에 배치되어 있다. 프린트 배선 기판(34)은, 수용 용기(31)의 짧은 변 방향의 다른 쪽 내측면에 설치되어 있다. 보호 시트(33)는, 예를 들어 수지 또는 고무를 포함한다.The protective sheet 33 is disposed on both inner surfaces in the long side direction of the storage container 31 and on one inner side in the short side direction of the storage container 31. The printed wiring board 34 is provided on the other inner side surface of the accommodating container 31 in the short side direction. The protective sheet 33 contains resin or rubber, for example.

조전지(200)는, 복수의 단전지(100)와, 정극측 리드(22)와, 부극측 리드(23)와, 점착 테이프(24)를 구비하고 있다. 조전지(200)는 하나의 단전지(100)여도 된다.The assembled battery 200 includes a plurality of unit cells 100, a positive electrode side lead 22, a negative electrode side lead 23, and an adhesive tape 24. The assembled battery 200 may be one unit cell 100.

단전지(100)는, 예를 들어 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한 구조를 갖고 있다. 복수의 단전지(100) 중 적어도 1개는, 제2 실시 형태에 따른 이차 전지이다. 복수의 단전지(100)는, 외부로 연장된 부극 단자(6) 및 정극 단자(7)가 동일한 방향이 되도록 가지런히 적층되어 있다. 복수의 단전지(100) 각각은, 도 8에 나타내는 바와 같이 전기적으로 직렬로 접속되어 있다. 복수의 단전지(100)는, 전기적으로 병렬로 접속되어 있어도 되고, 직렬 접속 및 병렬 접속을 조합하여 접속되어 있어도 된다. 복수의 단전지(100)를 병렬 접속하면, 직렬 접속한 경우와 비교하여, 전지 용량이 증대된다.The unit cell 100 has a structure described with reference to FIGS. 1 and 2, for example. At least one of the plurality of unit cells 100 is a secondary battery according to the second embodiment. The plurality of unit cells 100 are stacked so that the negative electrode terminal 6 and the positive electrode terminal 7 extending outward are in the same direction. Each of the plurality of unit cells 100 is electrically connected in series as shown in FIG. 8. The plurality of unit cells 100 may be electrically connected in parallel, or may be connected in a combination of series connection and parallel connection. When the plurality of unit cells 100 are connected in parallel, the battery capacity is increased as compared with the case where the plurality of unit cells 100 are connected in series.

점착 테이프(24)는 복수의 단전지(100)를 체결하고 있다. 점착 테이프(24) 대신에 열수축 테이프를 사용하여 복수의 단전지(100)를 고정해도 된다. 이 경우, 조전지(200)의 양측면에 보호 시트(33)를 배치하고, 열수축 테이프를 주회시킨 후, 열수축 테이프를 열수축시켜 복수의 단전지(100)를 결속시킨다.The adhesive tape 24 fastens the some unit cell 100. Instead of the adhesive tape 24, a plurality of unit cells 100 may be fixed using a heat shrink tape. In this case, the protective sheet 33 is arrange | positioned on both sides of the assembled battery 200, the heat shrink tape is wound around, and the heat shrink tape is heat shrinked, and the some unit cell 100 is bound.

정극측 리드(22)의 일단부는, 단전지(100)의 적층체에 있어서, 최하층에 위치하는 단전지(100)의 정극 단자(7)에 접속되어 있다. 부극측 리드(23)의 일단부는, 단전지(100)의 적층체에 있어서, 최상층에 위치하는 단전지(100)의 부극 단자(6)에 접속되어 있다.One end of the positive electrode side lead 22 is connected to the positive electrode terminal 7 of the single cell 100 located at the lowest layer in the laminate of the single cell 100. One end of the negative electrode side lead 23 is connected to the negative electrode terminal 6 of the single cell 100 located on the uppermost layer in the stacked body of the single cell 100.

프린트 배선 기판(34)은, 정극측 커넥터(341)와, 부극측 커넥터(342)와, 서미스터(343)와, 보호 회로(344)와, 배선(345 및 346)과, 통전용 외부 단자(347)와, 플러스측 배선(348a)과, 마이너스측 배선(348b)을 구비하고 있다. 프린트 배선 기판(34)의 한쪽 주면은, 조전지(200)에 있어서 부극 단자(6) 및 정극 단자(7)가 연장 돌출된 면과 마주보고 있다. 프린트 배선 기판(34)과 조전지(200) 사이에는, 도시하지 않은 절연판이 개재되어 있다.The printed wiring board 34 includes a positive electrode side connector 341, a negative electrode side connector 342, a thermistor 343, a protection circuit 344, wirings 345 and 346, and an external terminal for power transmission ( 347, positive side wiring 348a, and negative side wiring 348b. One main surface of the printed wiring board 34 faces the surface where the negative electrode terminal 6 and the positive electrode terminal 7 protrude in the assembled battery 200. An insulating plate (not shown) is interposed between the printed wiring board 34 and the battery pack 200.

정극측 커넥터(341)에는, 관통 구멍이 설치되어 있다. 이 관통 구멍에, 정극측 리드(22)의 타단부가 삽입됨으로써, 정극측 커넥터(341)와 정극측 리드(22)는 전기적으로 접속된다. 부극측 커넥터(342)에는, 관통 구멍이 설치되어 있다. 이 관통 구멍에, 부극측 리드(23)의 타단부가 삽입됨으로써, 부극측 커넥터(342)와 부극측 리드(23)는 전기적으로 접속된다.The through hole is provided in the positive electrode side connector 341. The other end of the positive electrode side lead 22 is inserted into the through hole, whereby the positive electrode side connector 341 and the positive electrode side lead 22 are electrically connected. The through hole is provided in the negative electrode side connector 342. The other end of the negative electrode side lead 23 is inserted into the through hole, so that the negative electrode connector 342 and the negative electrode side lead 23 are electrically connected to each other.

서미스터(343)는 프린트 배선 기판(34)의 한쪽 주면에 고정되어 있다. 서미스터(343)는 단전지(100) 각각의 온도를 검출하고, 그 검출 신호를 보호 회로(344)에 송신한다.The thermistor 343 is fixed to one main surface of the printed wiring board 34. The thermistor 343 detects the temperature of each unit cell 100 and transmits the detection signal to the protection circuit 344.

통전용 외부 단자(347)는 프린트 배선 기판(34)의 다른 쪽 주면에 고정되어 있다. 통전용 외부 단자(347)는 전지 팩(300)의 외부에 존재하는 기기와 전기적으로 접속되어 있다.The external terminal 347 for electricity supply is fixed to the other main surface of the printed wiring board 34. The external terminal 347 for electricity transmission is electrically connected with the apparatus which exists outside the battery pack 300. FIG.

보호 회로(344)는 프린트 배선 기판(34)의 다른 쪽 주면에 고정되어 있다. 보호 회로(344)는 플러스측 배선(348a)을 통해 통전용 외부 단자(347)와 접속되어 있다. 보호 회로(344)는 마이너스측 배선(348b)을 통해 통전용 외부 단자(347)와 접속되어 있다. 또한, 보호 회로(344)는 배선(345)을 통해 정극측 커넥터(341)에 전기적으로 접속되어 있다. 보호 회로(344)는 배선(346)을 통해 부극측 커넥터(342)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 보호 회로(344)는 복수의 단전지(100) 각각과 배선(35)을 통해 전기적으로 접속되어 있다.The protection circuit 344 is fixed to the other main surface of the printed wiring board 34. The protection circuit 344 is connected to the external terminal 347 for electricity supply via the positive side wiring 348a. The protection circuit 344 is connected to the external terminal 347 for electricity supply through the negative side wiring 348b. The protection circuit 344 is electrically connected to the positive electrode side connector 341 via the wiring 345. The protection circuit 344 is electrically connected to the negative electrode side connector 342 through the wiring 346. In addition, the protection circuit 344 is electrically connected to each of the plurality of unit cells 100 through the wiring 35.

보호 회로(344)는 복수의 단전지(100)의 충방전을 제어한다. 또한, 보호 회로(344)는 서미스터(343)로부터 송신되는 검출 신호, 또는 개개의 단전지(100) 또는 조전지(200)로부터 송신되는 검출 신호에 기초하여, 보호 회로(344)와 외부 기기로의 통전용 외부 단자(347)의 전기적인 접속을 차단한다.The protection circuit 344 controls charging and discharging of the plurality of unit cells 100. In addition, the protection circuit 344 is connected to the protection circuit 344 and the external device based on the detection signal transmitted from the thermistor 343 or the detection signal transmitted from each unit cell 100 or the battery pack 200. It cuts off the electrical connection of the external terminal 347 for electricity supply.

서미스터(343)로부터 송신되는 검출 신호로서는, 예를 들어 단전지(100)의 온도가 소정의 온도 이상인 것을 검출한 신호를 들 수 있다. 개개의 단전지(100) 또는 조전지(200)로부터 송신되는 검출 신호로서는, 예를 들어 단전지(100)의 과충전, 과방전 및 과전류를 검출한 신호를 들 수 있다. 개개의 단전지(100)에 대하여 과충전 등을 검출하는 경우, 전지 전압을 검출해도 되고, 정극 전위 또는 부극 전위를 검출해도 된다. 후자의 경우, 참조극으로서 사용하는 리튬 전극을 개개의 단전지(100)에 삽입한다.As a detection signal transmitted from the thermistor 343, the signal which detected that the temperature of the unit cell 100 is more than predetermined temperature is mentioned, for example. As a detection signal transmitted from each unit cell 100 or the assembled battery 200, the signal which detected the overcharge, overdischarge, and the overcurrent of the unit cell 100 is mentioned, for example. When overcharge etc. are detected with respect to each unit cell 100, a battery voltage may be detected and a positive electrode potential or a negative electrode potential may be detected. In the latter case, a lithium electrode used as a reference electrode is inserted into each unit cell 100.

또한, 보호 회로(344)로서는, 전지 팩(300)을 전원으로서 사용하는 장치(예를 들어, 전자 기기, 자동차 등)에 포함되는 회로를 사용해도 된다.As the protection circuit 344, a circuit included in an apparatus (eg, an electronic device, a car, etc.) using the battery pack 300 as a power source may be used.

이러한 전지 팩(300)은, 예를 들어 대전류를 취출했을 때에 사이클 성능이 우수할 것이 요구되는 용도에 사용된다. 이 전지 팩(300)은, 구체적으로는, 예를 들어 전자 기기의 전원, 정치용 전지, 차량의 차량 탑재용 전지 또는 철도 차량용 전지로서 사용된다. 전자 기기로서는, 예를 들어 디지털 카메라를 들 수 있다. 이 전지 팩(300)은 차량 탑재용 전지로서 특히 적합하게 사용된다.Such a battery pack 300 is used for the use which is required to be excellent in cycling performance, for example when taking out a large electric current. Specifically, the battery pack 300 is used, for example, as a power source for an electronic device, a stationary battery, a vehicle-mounted battery for a vehicle, or a battery for a railroad vehicle. As an electronic device, a digital camera is mentioned, for example. This battery pack 300 is particularly suitably used as a vehicle-mounted battery.

또한, 이 전지 팩(300)은, 상술한 바와 같이 통전용 외부 단자(347)를 구비하고 있다. 따라서, 이 전지 팩(300)은, 통전용 외부 단자(347)를 통해, 조전지(200)로부터의 전류를 외부 기기로 출력함과 함께, 외부 기기로부터의 전류를, 조전지(200)에 입력할 수 있다. 바꾸어 말하면, 전지 팩(300)을 전원으로서 사용할 때에는, 조전지(200)로부터의 전류가, 통전용 외부 단자(347)를 통해 외부 기기에 공급된다. 또한, 전지 팩(300)을 충전할 때에는, 외부 기기로부터의 충전 전류가, 통전용 외부 단자(347)를 통해 전지 팩(300)에 공급된다. 이 전지 팩(300)을 차량 탑재용 전지로서 사용한 경우, 외부 기기로부터의 충전 전류로서, 차량의 동력 회생 에너지를 사용할 수 있다.In addition, the battery pack 300 includes an external terminal 347 for power supply as described above. Therefore, the battery pack 300 outputs the current from the battery pack 200 to an external device through the external terminal 347 for power transmission, and transmits the current from the external device to the battery pack 200. You can enter In other words, when the battery pack 300 is used as a power source, the current from the battery pack 200 is supplied to an external device through an external terminal 347 for power supply. In addition, when charging the battery pack 300, the charging current from an external device is supplied to the battery pack 300 via the external terminal 347 for electricity supply. When the battery pack 300 is used as a vehicle-mounted battery, the power regenerative energy of the vehicle can be used as the charging current from the external device.

또한, 전지 팩(300)은 복수의 조전지(200)를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 복수의 조전지(200)는 직렬로 접속 되어도 되고, 병렬로 접속되어도 되며, 직렬 접속 및 병렬 접속을 조합하여 접속되어도 된다. 또한, 프린트 배선 기판(34) 및 배선(35)은 생략해도 된다. 이 경우, 정극측 리드(22) 및 부극측 리드(23)를 통전용 외부 단자로서 사용해도 된다.In addition, the battery pack 300 may include a plurality of battery packs 200. In this case, the plurality of battery packs 200 may be connected in series, may be connected in parallel, or may be connected in combination of series connection and parallel connection. Note that the printed wiring board 34 and the wiring 35 may be omitted. In this case, you may use the positive electrode side lead 22 and the negative electrode side lead 23 as an external terminal for electricity supply.

제3 실시 형태에 따른 전지 팩은, 제2 실시 형태에 따른 이차 전지를 구비하고 있다. 그 때문에, 이 전지 팩은, 우수한 레이트 성능 및 저온 성능을 달성할 수 있다.The battery pack according to the third embodiment includes the secondary battery according to the second embodiment. Therefore, this battery pack can achieve the outstanding rate performance and low temperature performance.

(제4 실시 형태)(4th embodiment)

제4 실시 형태에 의하면, 차량이 제공된다. 이 차량은, 제3 실시 형태에 따른 전지 팩을 탑재하고 있다.According to the fourth embodiment, a vehicle is provided. This vehicle is equipped with the battery pack which concerns on 3rd Embodiment.

제4 실시 형태에 따른 차량에 있어서, 전지 팩은, 예를 들어 차량의 동력 회생 에너지를 회수하는 것이다.In the vehicle according to the fourth embodiment, the battery pack recovers power regenerative energy of the vehicle, for example.

차량의 예로서는, 예를 들어 이륜 내지 사륜 하이브리드 전기 자동차, 이륜 내지 사륜 전기 자동차, 및 어시스트 자전거 및 철도용 차량을 들 수 있다.Examples of the vehicle include, for example, two- to four-wheel hybrid electric vehicles, two- to four-wheel electric vehicles, and assist bicycles and railway vehicles.

차량에 있어서의 전지 팩의 탑재 위치는, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 전지 팩을 자동차에 탑재하는 경우, 전지 팩은, 차량의 엔진룸, 차체 후방 또는 좌석 아래에 탑재할 수 있다.The mounting position of the battery pack in the vehicle is not particularly limited. For example, when the battery pack is mounted in an automobile, the battery pack can be mounted in the engine compartment, the rear of the vehicle body, or under the seat of the vehicle.

이어서, 실시 형태에 따른 차량의 일례에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.Next, an example of the vehicle which concerns on embodiment is demonstrated, referring drawings.

도 9는, 제4 실시 형태에 따른 차량의 일례를 개략적으로 나타내는 단면도이다.9 is a sectional views schematically showing an example of a vehicle according to the fourth embodiment.

도 9에 나타내는 차량(400)은, 차량 본체(40)와, 제3 실시 형태에 따른 전지 팩(300)을 포함하고 있다. 도 9에 나타내는 차량(400)은 사륜 자동차이다.The vehicle 400 shown in FIG. 9 includes a vehicle body 40 and a battery pack 300 according to the third embodiment. The vehicle 400 shown in FIG. 9 is a four-wheeled vehicle.

이 차량(400)은 복수의 전지 팩(300)을 탑재하고 있어도 된다. 이 경우, 전지 팩(300)은 직렬로 접속되어도 되고, 병렬로 접속되어도 되며, 직렬 접속 및 병렬 접속을 조합하여 접속되어도 된다.This vehicle 400 may be equipped with a plurality of battery packs 300. In this case, the battery pack 300 may be connected in series, may be connected in parallel, or may be connected in combination of a serial connection and a parallel connection.

전지 팩(300)은, 차량 본체(40)의 전방에 위치하는 엔진룸 내에 탑재되어 있다. 전지 팩(300)의 탑재 위치는, 특별히 한정되지 않는다. 전지 팩(300)은 차량 본체(40)의 후방 또는 좌석 아래에 탑재해도 된다. 이 전지 팩(300)은 차량(400)의 전원으로서 사용할 수 있다.The battery pack 300 is mounted in an engine room located in front of the vehicle body 40. The mounting position of the battery pack 300 is not particularly limited. The battery pack 300 may be mounted behind the vehicle body 40 or under the seat. The battery pack 300 can be used as a power source for the vehicle 400.

이어서, 도 10을 참조하면서, 제4 실시 형태에 따른 차량의 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 10은, 제4 실시 형태에 따른 차량의 다른 예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 10에 나타내는 차량(400)은 전기 자동차이다.Next, an embodiment of the vehicle according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. 10. 10 is a diagram schematically showing another example of the vehicle according to the fourth embodiment. The vehicle 400 shown in FIG. 10 is an electric vehicle.

도 10에 나타내는 차량(400)은, 차량 본체(40)와, 차량용 전원(41)과, 차량용 전원(41)의 상위 제어 수단인 차량 ECU(ECU: Electric Control Unit; 전기 제어 장치)(42)와, 외부 단자(외부 전원에 접속하기 위한 단자)(43)와, 인버터(44)와, 구동 모터(45)를 구비하고 있다.The vehicle 400 illustrated in FIG. 10 includes a vehicle ECU (ECU) electric control unit (ECU) 42 which is an upper control means of the vehicle main body 40, the vehicle power source 41, and the vehicle power source 41. And an external terminal (terminal for connecting to an external power supply) 43, an inverter 44, and a drive motor 45.

차량(400)은, 차량용 전원(41)을, 예를 들어 엔진룸, 자동차의 차체 후방 또는 좌석 아래에 탑재하고 있다. 또한, 도 10에 나타내는 차량(400)에서는, 차량용 전원(41)의 탑재 개소에 대해서는 개략적으로 나타내고 있다.The vehicle 400 mounts a vehicle power source 41, for example, in an engine room, behind a vehicle body, or under a seat. In addition, in the vehicle 400 shown in FIG. 10, the mounting location of the vehicle power supply 41 is shown schematically.

차량용 전원(41)은, 복수(예를 들어 3개)의 전지 팩(300a, 300b 및 300c)과, 전지 관리 장치(BMU: Battery Management Unit)(411)와, 통신 버스(412)를 구비하고 있다.The vehicle power supply 41 includes a plurality (for example, three) of battery packs 300a, 300b, and 300c, a battery management unit (BMU) 411, and a communication bus 412. have.

3개의 전지 팩(300a, 300b 및 300c)은 전기적으로 직렬로 접속되어 있다. 전지 팩(300a)은 조전지(200a)와 조전지 감시 장치(VTM: Voltage Temperature Monitoring)(301a)를 구비하고 있다. 전지 팩(300b)은 조전지(200b)와 조전지 감시 장치(301b)를 구비하고 있다. 전지 팩(300c)은 조전지(200c)와 조전지 감시 장치(301c)를 구비하고 있다. 전지 팩(300a, 300b 및 300c)은 각각 독립적으로 제거하는 것이 가능하고, 다른 전지 팩(300)과 교환할 수 있다.The three battery packs 300a, 300b, and 300c are electrically connected in series. The battery pack 300a includes an assembled battery 200a and an assembled battery monitoring device (VTM: Voltage Temperature Monitoring) 301a. The battery pack 300b includes an assembled battery 200b and an assembled battery monitoring device 301b. The battery pack 300c includes an assembled battery 200c and an assembled battery monitoring device 301c. The battery packs 300a, 300b, and 300c can be removed independently, and can be replaced with other battery packs 300.

조전지(200a 내지 200c) 각각은, 직렬로 접속된 복수의 단전지를 구비하고 있다. 복수의 단전지 중 적어도 1개는, 제2 실시 형태에 따른 이차 전지이다. 조전지(200a 내지 200c)는 각각 정극 단자(413) 및 부극 단자(414)를 통해 충방전을 행한다.Each of the battery packs 200a to 200c includes a plurality of unit cells connected in series. At least one of the plurality of unit cells is a secondary battery according to the second embodiment. The battery packs 200a to 200c charge and discharge through the positive electrode terminal 413 and the negative electrode terminal 414, respectively.

전지 관리 장치(411)는, 차량용 전원(41)의 보전에 관한 정보를 모으기 위해서, 조전지 감시 장치(301a 내지 301c) 사이에서 통신을 행하고, 차량용 전원(41)에 포함되는 조전지(200a 내지 200c)에 포함되는 단전지(100)의 전압 및 온도 등에 관한 정보를 수집한다.The battery management device 411 communicates between the battery pack monitoring devices 301a to 301c in order to collect information on the maintenance of the vehicle power supply 41, and includes the battery packs 200a to 200 included in the vehicle power supply 41. Information about the voltage and temperature of the unit cell 100 included in the 200c is collected.

전지 관리 장치(411)와 조전지 감시 장치(301a 내지 301c) 사이에는, 통신 버스(412)가 접속되어 있다. 통신 버스(412)는, 1조의 통신선을 복수의 노드(전지 관리 장치와 1개 이상의 조전지 감시 장치)에서 공유하도록 구성되어 있다. 통신 버스(412)는, 예를 들어 CAN(Control Area Network) 규격에 기초하여 구성된 통신 버스이다.The communication bus 412 is connected between the battery management device 411 and the battery pack monitoring devices 301a to 301c. The communication bus 412 is comprised so that one set of communication lines may be shared by several node (battery management apparatus and one or more battery pack monitoring apparatus). The communication bus 412 is a communication bus configured based on, for example, a Control Area Network (CAN) standard.

조전지 감시 장치(301a 내지 301c)는, 전지 관리 장치(411)로부터의 통신에 의한 명령에 기초하여, 조전지(200a 내지 200c)를 구성하는 개개의 단전지 전압 및 온도를 계측한다. 단, 온도는 하나의 조전지에 대하여 몇군데만 측정할 수 있고, 모든 단전지의 온도를 측정하지 않아도 된다.The battery pack monitoring devices 301a to 301c measure the voltages and temperatures of individual cells constituting the battery packs 200a to 200c based on a command by the communication from the battery management device 411. However, the temperature can be measured only a few places for one assembled battery, and it is not necessary to measure the temperature of all the unit cells.

차량용 전원(41)은, 정극 단자(413)와 부극 단자(414)의 접속을 온오프하기 위한 전자기 접촉기(예를 들어 도 10에 나타내는 스위치 장치(415))를 가질 수도 있다. 스위치 장치(415)는, 조전지(200a 내지 200c)에 대한 충전이 행해질 때에 온되는 프리차지 스위치(도시하지 않음), 및 전지 출력이 부하에 공급될 때에 온되는 메인 스위치(도시하지 않음)를 포함하고 있다. 프리차지 스위치 및 메인 스위치는, 스위치 소자의 근방에 배치된 코일에 공급되는 신호에 의해 온 또는 오프되는 릴레이 회로(도시하지 않음)를 구비하고 있다.The vehicle power supply 41 may have an electromagnetic contactor (for example, a switch device 415 shown in FIG. 10) for turning on and off the connection between the positive electrode terminal 413 and the negative electrode terminal 414. The switch device 415 includes a precharge switch (not shown) that is turned on when charging the battery packs 200a to 200c is performed, and a main switch (not shown) that is turned on when the battery output is supplied to a load. It is included. The precharge switch and the main switch are provided with a relay circuit (not shown) which is turned on or off by a signal supplied to a coil arranged near the switch element.

인버터(44)는, 입력된 직류 전압을, 모터 구동용 3상 교류(AC)의 고전압으로 변환한다. 인버터(44)의 3상 출력 단자는, 구동 모터(45)의 각 3상의 입력 단자에 접속되어 있다. 인버터(44)는, 전지 관리 장치(411), 또는 차량 동작 전체를 제어하기 위한 차량 ECU(42)로부터의 제어 신호에 기초하여, 출력 전압을 제어한다.The inverter 44 converts the input DC voltage into the high voltage of the three-phase alternating current (AC) for motor drive. The three-phase output terminal of the inverter 44 is connected to the input terminal of each of the three phases of the drive motor 45. The inverter 44 controls the output voltage based on the control signal from the battery management device 411 or the vehicle ECU 42 for controlling the whole vehicle operation.

구동 모터(45)는 인버터(44)로부터 공급되는 전력에 의해 회전한다. 이 회전은, 예를 들어 차동 기어 유닛을 통해 차축 및 구동륜(W)에 전달된다.The drive motor 45 rotates by the electric power supplied from the inverter 44. This rotation is transmitted to the axle and drive wheels W, for example, via a differential gear unit.

또한, 도시되지 않지만, 차량(400)은 회생 브레이크 기구를 구비하고 있다. 회생 브레이크 기구는, 차량(400)을 제동했을 때에 구동 모터(45)를 회전시켜, 운동 에너지를 전기 에너지로서의 회생 에너지로 변환한다. 회생 브레이크 기구에서 회수한 회생 에너지는, 인버터(44)에 입력되고, 직류 전류로 변환된다. 직류 전류는 차량용 전원(41)에 입력된다.In addition, although not shown, the vehicle 400 is equipped with a regenerative brake mechanism. The regenerative brake mechanism rotates the drive motor 45 when the vehicle 400 is braked, and converts the kinetic energy into regenerative energy as electrical energy. The regenerative energy recovered by the regenerative brake mechanism is input to the inverter 44 and converted into a direct current. DC current is input to the vehicle power supply 41.

차량용 전원(41)의 부극 단자(414)에는, 접속 라인(L1)의 한쪽 단자가, 전지 관리 장치(411) 내의 전류 검출부(도시하지 않음)를 통해 접속되어 있다. 접속 라인(L1)의 다른 쪽 단자는, 인버터(44)의 부극 입력 단자에 접속되어 있다.One terminal of the connection line L1 is connected to the negative electrode terminal 414 of the vehicle power supply 41 through a current detection unit (not shown) in the battery management device 411. The other terminal of the connection line L1 is connected to the negative electrode input terminal of the inverter 44.

차량용 전원(41)의 정극 단자(413)에는, 접속 라인(L2)의 한쪽 단자가, 스위치 장치(415)를 통해 접속되어 있다. 접속 라인(L2)의 다른 쪽 단자는, 인버터(44)의 정극 입력 단자에 접속되어 있다.One terminal of the connection line L2 is connected to the positive electrode terminal 413 of the vehicle power supply 41 via the switch device 415. The other terminal of the connection line L2 is connected to the positive electrode input terminal of the inverter 44.

외부 단자(43)는 전지 관리 장치(411)에 접속되어 있다. 외부 단자(43)는, 예를 들어 외부 전원에 접속할 수 있다.The external terminal 43 is connected to the battery management device 411. The external terminal 43 can be connected to an external power supply, for example.

차량 ECU(42)는, 운전자 등의 조작 입력에 응답하여 다른 장치와 함께 전지 관리 장치(411)를 협조 제어하여, 차량 전체의 관리를 행한다. 전지 관리 장치(411)와 차량 ECU(42) 사이에서는, 통신선에 의해, 차량용 전원(41)의 잔류 용량 등, 차량용 전원(41)의 보전에 관한 데이터 전송이 행해진다.The vehicle ECU 42 cooperatively controls the battery management device 411 with other devices in response to an operation input of a driver or the like to manage the entire vehicle. Between the battery management device 411 and the vehicle ECU 42, data transmission relating to maintenance of the vehicle power source 41, such as the remaining capacity of the vehicle power source 41, is performed by the communication line.

제4 실시 형태에 따른 차량은, 제3 실시 형태에 따른 전지 팩을 구비하고 있다. 그 때문에, 본 실시 형태에 따르면, 우수한 레이트 성능 및 저온 성능을 달성할 수 있는 전지 팩을 탑재한 차량을 제공할 수 있다.The vehicle according to the fourth embodiment includes the battery pack according to the third embodiment. Therefore, according to this embodiment, the vehicle equipped with the battery pack which can achieve the outstanding rate performance and low temperature performance can be provided.

[실시예]EXAMPLE

이하에 실시예를 설명하지만, 실시 형태는, 이하에 기재되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.Although an Example is described below, embodiment is not limited to the Example described below.

(실시예 1)(Example 1)

이하의 수순으로 모노폴라 구조의 이차 전지를 제작하였다.The secondary battery of the monopolar structure was produced with the following procedures.

<정극의 제작><Production of positive electrode>

정극 활물질로서, 평균 입자 직경 10nm의 스피넬 구조의 리튬 망간 산화물(LiMn2O4), 도전제로서 평균 입자 직경 6㎛의 흑연 분말을 5중량%, 결착제로서 정극 전체에 대하여 3중량%의 PVdF를 각각 배합하여 N-메틸피롤리돈(NMP) 용매에 분산시켜 슬러리를 제조하였다. 그 후, 두께 12㎛의 알루미늄 합금박(순도 99%)의 편면에 이 슬러리를 도포하여, 건조시키고, 프레스 공정을 거쳐 정극을 제작하였다. 제작한 정극은, 편면의 정극 활물질층의 두께가 67㎛이며, 전극 밀도가 2.7g/cm3였다.5% by weight of lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ) having a spinel structure with an average particle diameter of 10 nm and graphite powder having an average particle diameter of 6 μm as a positive electrode active material, and 3% by weight of PVdF with respect to the entire positive electrode as a binder as a positive electrode active material Each was combined and dispersed in an N-methylpyrrolidone (NMP) solvent to prepare a slurry. Then, this slurry was apply | coated to the single side | surface of the aluminum alloy foil (99% of purity) of thickness 12micrometer, it dried, and the positive electrode was produced through the press process. The produced positive electrode had a thickness of the positive electrode active material layer on one side of 67 µm and an electrode density of 2.7 g / cm 3 .

<부극의 제작><Production of negative electrode>

부극 활물질로서, 평균 입자 직경 0.6㎛, 비표면적 10m2/g의 Li4Ti5O12 입자와, 도전제로서 평균 입자 직경 6㎛의 흑연 분말과, 결착제로서 PVdF를 중량비로 95:3:2가 되게 배합하여 N-메틸피롤리돈(NMP) 용매에 분산시켰다. 이 분산액을, 볼 밀(회전수 1000rpm)을 사용하여, 2시간의 교반 시간에 걸쳐 교반시켜, 슬러리를 제조하였다. 얻어진 슬러리를, 두께 15㎛의 알루미늄 합금박(순도 99.3%)의 편면에 도포하여, 건조시키고, 가열 프레스 공정을 거침으로써, 부극을 제작하였다. 제작한 부극은, 편면의 부극 활물질층의 두께가 59㎛, 전극 밀도가 2.2g/cm3였다. 또한, 이 부극의 집전체를 제외한 부극 다공도는, 35%였다.Li 4 Ti 5 O 12 particles having an average particle diameter of 0.6 μm and a specific surface area of 10 m 2 / g as a negative electrode active material, graphite powder having an average particle diameter of 6 μm as a conductive agent, and PVdF as a binder in a weight ratio of 95: 3: Formulated at 2 and dispersed in N-methylpyrrolidone (NMP) solvent. This dispersion liquid was stirred over 2 hours of stirring time using the ball mill (rotation speed 1000rpm), and the slurry was prepared. The obtained slurry was apply | coated to the single side | surface of the aluminum alloy foil (purity 99.3%) of thickness 15micrometer, it dried, and the negative electrode was produced by going through the hot press process. The produced negative electrode had a thickness of the negative electrode active material layer on one side of 59 μm and an electrode density of 2.2 g / cm 3 . In addition, the negative electrode porosity except for the electrical power collector of this negative electrode was 35%.

<복합 전해질의 제작><Production of Composite Electrolyte>

먼저, 무기 화합물 입자로서 Li7La3Zr2O12(LLZ) 입자를 준비하고, 이들 입자의 1차 입자의 평균 입자경(직경)이, 0.1㎛가 되도록 건식 분쇄에 의해 분쇄하였다. 이어서, PVdF 바인더를 0.5중량% 포함한 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 용액에, 앞에서 분쇄한 LLZ 입자를 분산시켰다. 이 분산액을 정극 활물질층 상 및 부극 활물질층 상에 도포하고, 건조시켜, 고체 전해질층을 형성하였다.First, Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZ) particles were prepared as inorganic compound particles, and ground grinding was performed such that the average particle diameter (diameter) of the primary particles of these particles was 0.1 μm. Subsequently, the crushed LLZ particles were dispersed in an N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solution containing 0.5 wt% of PVdF binder. This dispersion was applied onto the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, and dried to form a solid electrolyte layer.

계속해서, LiPF6을 1.2M 용해시킨 프로필렌카르보네이트 및 디에틸카르보네이트의 혼합 용매(체적비 1:2)와, 겔화제로서의 폴리아크릴로니트릴(PAN)의 고분자체(2중량%)를 포함한 용액을, 상기 고체 전해질층과, 정극 활물질층 및 부극 활물질층에 함침시켰다. 이렇게 용액을 함침시킨 정극 및 부극을, 60℃에서 25시간에 걸쳐 가열함으로써, 겔화된 복합 전해질을 제작하였다. 이 때의 전극 내 및 복합 전해질에 있어서의 유기 성분량은 각각, 중량비로 3%와 4%가 되도록 조정하였다. 또한, 유기 성분은, LiPF6을 1.2M 용해시킨 프로필렌카르보네이트 및 디에틸카르보네이트의 혼합 용매(체적비 1:2)와, 겔화제로서의 폴리아크릴로니트릴(PAN)의 고분자체(2중량%)를 포함한 용액을 의미한다. 또한, 복합 전해질이 포함하는 무기 입자와, 바인더로서의 겔화제와, 유기 성분의 중량비는, 94.3:1.9:3.8이었다.Subsequently, a mixed solvent of propylene carbonate and diethyl carbonate in which 1.2 M of LiPF 6 was dissolved (volume ratio 1: 2) and a polymer body (2% by weight) of polyacrylonitrile (PAN) as a gelling agent were used. The solution containing was impregnated with the said solid electrolyte layer, the positive electrode active material layer, and the negative electrode active material layer. Thus, the gelled composite electrolyte was produced by heating the positive electrode and negative electrode which impregnated the solution at 60 degreeC over 25 hours. The amount of organic components in the electrode and the composite electrolyte at this time were adjusted to be 3% and 4% by weight ratio, respectively. The organic component was a mixed solvent of propylene carbonate and diethyl carbonate in which 1.2 M of LiPF 6 was dissolved (volume ratio 1: 2), and a polymer body of polyacrylonitrile (PAN) as a gelling agent (2 weight). %) Means a solution containing. In addition, the weight ratio of the inorganic particle contained in a composite electrolyte, the gelling agent as a binder, and the organic component was 94.3: 1.9: 3.8.

<복합 전해질의 이온 전도도의 측정><Measurement of Ionic Conductivity of Composite Electrolyte>

15㎛의 알루미늄 합금박(순도 99.3%) 상에 일정한 막 두께를 갖는 복합 전해질을 제작하여, 이온 블록 전극으로 한다. 제작한 복합 전해질의 교류 임피던스 측정을 행하고, 얻어진 저항값으로부터 이온 전도도를 산출할 수 있다.A composite electrolyte having a constant film thickness was fabricated on a 15 µm aluminum alloy foil (99.3% purity) to obtain an ion block electrode. AC impedance measurement of the produced composite electrolyte can be performed, and ion conductivity can be calculated from the obtained resistance value.

<이차 전지의 제작><Production of Secondary Battery>

상기에서 얻어진 정극 및 부극을, 정극 활물질층 상에 설치한 복합 전해질과, 부극 활물질층 상에 설치한 복합 전해질이 마주 보도록 적층하여 적층체를 얻었다. 이어서, 이 적층체를, 부극이 최외주에 위치하도록 와권형으로 권회하여 전극군을 제작하였다. 이것을 90℃에서 가열 프레스함으로써, 편평형 전극군을 제작하였다. 얻어진 전극군을, 두께가 0.25mm인 스테인리스를 포함하는 박형 금속캔에 수납하였다. 또한, 이 금속캔에는, 내압이 2 기압 이상이 되면 가스를 누설하는 밸브가 설치되어 있다.The positive electrode and negative electrode obtained above were laminated | stacked so that the composite electrolyte provided on the positive electrode active material layer and the composite electrolyte provided on the negative electrode active material layer might face, and the laminated body was obtained. Subsequently, this laminated body was wound by the spiral winding so that a negative electrode might be located in outermost periphery, and the electrode group was produced. The flat electrode group was produced by heat-pressing this at 90 degreeC. The obtained electrode group was accommodated in the thin metal can containing the stainless steel of thickness 0.25mm. In addition, the metal can is provided with a valve for leaking gas when the internal pressure is 2 atm or higher.

<레이트 성능 평가><Rate performance evaluation>

25℃ 환경 하에서 전지를 레이트 시험에 제공하였다. 충방전에서는, 먼저, 전지를 3.0V까지 1A로 충전하고, 그 후 1.7V까지 1A로 방전하여 전지의 용량을 확인한 후, 방전 전류를 20A로 방전하여 전지의 용량을 확인하였다.The cells were subjected to a rate test under 25 ° C. environment. In charging and discharging, first, the battery was charged to 1 A up to 3.0 V, then discharged to 1 A up to 1.7 V to confirm the battery capacity, and then the discharge current was discharged to 20 A to confirm the battery capacity.

<저온 성능 평가><Low Temperature Performance Evaluation>

저온에서의 특성을 평가하기 위해서, 먼저, 전지를 25℃ 환경 하에서 3.0V까지 1A로 충전하였다. 그 후, 25℃ 또는 -30℃ 환경 하에서 5시간 대기한 후, 1.7V까지 1A로 방전하여 전지의 용량을 확인하였다. 측정한 25℃의 방전 용량에 대한 -30℃에서의 방전 용량 유지율을 평가하였다.In order to evaluate the characteristics at low temperatures, first, the battery was charged to 1 A up to 3.0 V under 25 ° C. environment. Then, after waiting 5 hours in a 25 degreeC or -30 degreeC environment, it discharged to 1.7 A to 1.7V, and confirmed the battery capacity. The discharge capacity retention rate at -30 ° C against the measured discharge capacity of 25 ° C was evaluated.

<무기 화합물 입자가 포함하는 용매의 중량 측정><Weight measurement of the solvent contained in the inorganic compound particles>

제작한 이차 전지로부터 정극 및 부극을 취출하고, 제1 실시 형태에 있어서 설명한 방법에 따라서 TG 측정 및 DSC 측정을 행하였다. 이들의 결과를 도 11 및 도 12에 나타낸다. 도 11은, 열중량 측정의 결과를 나타내는 그래프이다. 도 12는, 시차 주사 열량 측정의 결과를 나타내는 그래프이다. 도 11 및 도 12에는, 후술하는 실시예 7 및 비교예 1의 측정 결과도 나타내고 있다.The positive electrode and the negative electrode were taken out from the produced secondary battery, and TG measurement and DSC measurement were performed in accordance with the method described in the first embodiment. These results are shown in FIG. 11 and FIG. 11 is a graph showing the results of thermogravimetric measurements. 12 is a graph showing the results of differential scanning calorimetry. 11 and 12 also show measurement results of Example 7 and Comparative Example 1 described later.

도 11 및 도 12에 나타내는 측정 결과로부터, 실시예 1에 관한, 무기 화합물 입자 및 무기 화합물 입자가 포함하는 용매의 합계 중량에 대한 당해 용매의 중량을 측정한 결과, 3중량%였다.It was 3 weight% from the measurement result shown in FIG. 11 and FIG. 12 when the weight of the said solvent was measured with respect to the total weight of the solvent which the inorganic compound particle and inorganic compound particle which concerns on Example 1 contain.

이상의 결과를, 하기 표 1에 나타낸다. 하기 표 1에는, 후술하는 실시예 2 내지 9 및 비교예 1 내지 3의 결과도 나타내고 있다. 표 1 중, 「분쇄 후의 소성」이라는 열은, 무기 화합물 입자의 분쇄 후의 소성 조건을 나타내고 있다. 「-」는 소성을 행하지 않은 것을 나타내고 있다. 「용매 함유량」이라는 열은, 무기 화합물 입자 및 무기 화합물 입자가 포함하는 용매의 합계 중량에 대한, 당해 용매의 중량 비율을 나타내고 있다. 「겔화 시간」이라는 열은, 유기 전해질 및 바인더의 혼합물이 겔화될 때까지 걸린 시간을 나타내고 있다. 「25℃ 레이트 성능 1C/20C 용량 유지율」이라는 열은, 측정한 20C의 방전 용량에 대한 1C의 방전 용량의 용량 유지율을 나타내고 있다. 「저온 성능 -30℃/25℃ 용량 유지율」이라는 열은, 측정한 25℃의 방전 용량에 대한 -30℃에서의 방전 용량의 용량 유지율을 나타내고 있다.The above results are shown in Table 1 below. Table 1 also shows the results of Examples 2 to 9 and Comparative Examples 1 to 3 described later. In Table 1, the heat "calcination after grinding" has shown the baking conditions after grinding | pulverization of an inorganic compound particle. "-" Has shown that baking was not carried out. The heat of "solvent content" has shown the weight ratio of the said solvent with respect to the total weight of the solvent which an inorganic compound particle and an inorganic compound particle contain. The heat of "gelling time" has shown the time taken until the mixture of an organic electrolyte and a binder gelatinized. The column "25 degreeC rate performance 1C / 20C capacity retention rate" has shown the capacity retention rate of 1C discharge capacity with respect to the measured 20C discharge capacity. The heat of "low temperature performance -30 degreeC / 25 degreeC capacity retention rate" has shown the capacity retention rate of the discharge capacity in -30 degreeC with respect to the measured discharge capacity of 25 degreeC.

(실시예 2 내지 5)(Examples 2 to 5)

무기 화합물 입자로서, 표 1에 나타내는 종류의 무기 화합물 입자를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1에 기재한 것과 동일한 방법으로 복합 전해질을 제작하여, 이온 전도도의 측정을 행하였다.Except having used the inorganic compound particle of the kind shown in Table 1 as an inorganic compound particle, the composite electrolyte was produced by the method similar to what was described in Example 1, and the ion conductivity was measured.

또한, 이 복합 전해질을 사용하여, 실시예 1에 기재한 것과 동일한 방법으로 이차 전지를 제작하고, 레이트 성능 및 저온 성능을 평가하였다.Moreover, using this composite electrolyte, a secondary battery was produced in the same manner as described in Example 1, and the rate performance and the low temperature performance were evaluated.

(실시예 6)(Example 6)

무기 화합물 입자로서의 LLZ를, 순수를 사용한 비즈 밀(습식) 분쇄에 의해 분쇄하고, 분쇄 후에 500℃의 온도에서 12시간에 걸쳐 소성시킨 것을 제외하고, 실시예 1에 기재한 것과 동일한 방법으로 복합 전해질을 제작하여, 이온 전도도의 측정을 행하였다. 또한, 비즈 밀 분쇄 시의 비즈 회전 속도는 800rpm이며, 30ml/min의 유량으로 60분간에 걸쳐 분쇄를 행하였다.The composite electrolyte was prepared in the same manner as described in Example 1, except that the LLZ as the inorganic compound particles were ground by bead mill (wet) milling using pure water and calcined for 12 hours at a temperature of 500 ° C after the milling. Was prepared and the ion conductivity was measured. In addition, the beads rotation speed at the time of a crushing of a beads mill was 800 rpm, and grind | pulverized over 60 minutes by the flow volume of 30 ml / min.

또한, 이 복합 전해질을 사용하여, 실시예 1에 기재한 것과 동일한 방법으로 이차 전지를 제작하고, 레이트 성능 및 저온 성능을 평가하였다.Moreover, using this composite electrolyte, a secondary battery was produced in the same manner as described in Example 1, and the rate performance and the low temperature performance were evaluated.

(실시예 7)(Example 7)

무기 화합물 입자로서의 LLZ를, 에탄올을 사용한 비즈 밀(습식) 분쇄에 의해 분쇄하고, 분쇄 후에 500℃의 온도에서 12시간에 걸쳐 소성시킨 것을 제외하고, 실시예 1에 기재한 것과 동일한 방법으로 복합 전해질을 제작하여, 이온 전도도의 측정을 행하였다. 또한, 비즈 밀 분쇄 시의 비즈 회전 속도는 800rpm이며, 30ml/min의 유량으로 60분간에 걸쳐 분쇄를 행하였다.The composite electrolyte was prepared in the same manner as described in Example 1 except that the LLZ as the inorganic compound particles were pulverized by bead mill (wet) pulverization using ethanol and calcined for 12 hours at a temperature of 500 ° C. after pulverization. Was prepared and the ion conductivity was measured. In addition, the beads rotation speed at the time of a crushing of a beads mill was 800 rpm, and grind | pulverized over 60 minutes by the flow volume of 30 ml / min.

또한, 이 복합 전해질을 사용하여, 실시예 1에 기재한 것과 동일한 방법으로 이차 전지를 제작하고, 레이트 성능 및 저온 성능을 평가하였다.Moreover, using this composite electrolyte, a secondary battery was produced in the same manner as described in Example 1, and the rate performance and the low temperature performance were evaluated.

(실시예 8)(Example 8)

이하의 수순으로 바이폴라 구조의 이차 전지를 제작하였다.The secondary battery of the bipolar structure was produced with the following procedures.

바이폴라 전극 구조를 갖는 이차 전지에 의한 전지 성능을 조사하기 위해서, 알루미늄 집전체의 편면에 실시예 1에 기재된 정극 활물질층, 다른 한쪽 면에 실시예 1에 기재된 부극 활물질층을 형성한 정부극 양면 도포 전극을 제작하였다. 거기에 실시예 1에 기재된 고체 전해질을 정극과 부극 표면에 도장용 스프레이를 사용하여 피복하였다. 그 후, 겔화 전의 LiPF6을 1M 용해시킨 프로필렌카르보네이트(PC)와 디에틸카르보네이트의 혼합 용매(체적비 1:2)와 폴리아크릴로니트릴의 고분자체(2중량%)의 용액을 정극 활물질층과 부극 활물질층의 공극에 침투시켰다. 그 후, 가열함으로써 상기 용액을 겔화시켜 복합 전해질을 형성하고, 5층의 바이폴라 전극 구조를 갖는 이차 전지를 제작하였다.In order to investigate the battery performance by the secondary battery which has a bipolar electrode structure, the both sides of the positive electrode active material which formed the positive electrode active material layer of Example 1 on one side of the aluminum electrical power collector, and the negative electrode active material layer of Example 1 on the other side of the aluminum collector An electrode was produced. There, the solid electrolyte of Example 1 was coat | covered using the spray for coating on the surface of a positive electrode and a negative electrode. After that, a solution of a mixed solvent of propylene carbonate (PC) and diethyl carbonate (volume ratio 1: 2) and polyacrylonitrile polymer (2% by weight) in which 1 M of LiPF 6 was dissolved before gelation was used as a positive electrode. It permeated into the space | gap of an active material layer and a negative electrode active material layer. Thereafter, the solution was gelated by heating to form a composite electrolyte, to prepare a secondary battery having a five-layer bipolar electrode structure.

상술한 방법으로 이차 전지의 레이트 성능 및 저온 성능을 평가하였다.The rate performance and low temperature performance of the secondary battery were evaluated by the method mentioned above.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

무기 화합물 입자의 분쇄 후에 소성을 행하지 않은 것을 제외하고, 실시예 6에 기재한 것과 동일한 방법으로 복합 전해질을 제작하여, 이온 전도도의 측정을 행하였다.Except not firing after pulverizing the inorganic compound particles, a composite electrolyte was produced in the same manner as described in Example 6, and ionic conductivity was measured.

또한, 이 복합 전해질을 사용하여, 실시예 1에 기재한 것과 동일한 방법으로 이차 전지를 제작하고, 레이트 성능 및 저온 성능을 평가하였다.Moreover, using this composite electrolyte, a secondary battery was produced in the same manner as described in Example 1, and the rate performance and the low temperature performance were evaluated.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

무기 화합물 입자의 분쇄 후에 소성을 행하지 않은 것을 제외하고, 실시예 7에 기재한 것과 동일한 방법으로 복합 전해질을 제작하여, 이온 전도도의 측정을 행하였다.A composite electrolyte was produced in the same manner as described in Example 7 except that firing was not performed after pulverizing the inorganic compound particles, and ionic conductivity was measured.

또한, 이 복합 전해질을 사용하여, 실시예 1에 기재한 것과 동일한 방법으로 이차 전지를 제작하고, 레이트 성능 및 저온 성능을 평가하였다.Moreover, using this composite electrolyte, a secondary battery was produced in the same manner as described in Example 1, and the rate performance and the low temperature performance were evaluated.

(비교예 3)(Comparative Example 3)

무기 화합물 입자의 분쇄 후의 소성을 100℃의 온도에서 12시간에 걸쳐 행한 것을 제외하고, 실시예 6에 기재한 것과 동일한 방법으로 복합 전해질을 제작하여, 이온 전도도의 측정을 행하였다.A composite electrolyte was produced in the same manner as described in Example 6 except that baking after the pulverization of the inorganic compound particles was performed at a temperature of 100 ° C. for 12 hours, and ionic conductivity was measured.

또한, 이 복합 전해질을 사용하여, 실시예 1에 기재한 것과 동일한 방법으로 이차 전지를 제작하고, 레이트 성능 및 저온 성능을 평가하였다.Moreover, using this composite electrolyte, a secondary battery was produced in the same manner as described in Example 1, and the rate performance and the low temperature performance were evaluated.

(비교예 4)(Comparative Example 4)

무기 화합물 입자의 분쇄 후의 소성을 800℃의 온도에서 2시간에 걸쳐 행한 것을 제외하고, 실시예 6에 기재한 것과 동일한 방법으로 복합 전해질을 제작하여, 이온 전도도의 측정을 행하였다.A composite electrolyte was produced in the same manner as described in Example 6 except that baking after the pulverization of the inorganic compound particles was performed at a temperature of 800 ° C. for 2 hours, and ionic conductivity was measured.

또한, 이 복합 전해질을 사용하여, 실시예 1에 기재한 것과 동일한 방법으로 이차 전지를 제작하고, 레이트 성능 및 저온 성능을 평가하였다.Moreover, using this composite electrolyte, a secondary battery was produced in the same manner as described in Example 1, and the rate performance and the low temperature performance were evaluated.

Figure 112017086495060-pat00001
Figure 112017086495060-pat00001

표 1로부터 이하를 알 수 있다.Table 1 shows the following.

실시예 1 내지 5로부터, 무기 화합물 입자의 종류를 다양하게 변경해도, 우수한 레이트 성능 및 저온 성능을 달성할 수 있음을 알 수 있다.From Examples 1 to 5, it can be seen that excellent rate performance and low temperature performance can be attained even if various kinds of inorganic compound particles are varied.

실시예 1, 6 및 7과, 비교예 3 및 4의 비교로부터, 무기 화합물 입자의 분쇄를 습식 분쇄로 행한 경우에도, 이들 입자의 분쇄 후에 적절한 온도 및 시간의 소성을 행함으로써, 무기 화합물 입자 중의 용매량을 0.1중량% 이상 8중량% 미만으로 하는 것이 가능한 것을 알았다.From the comparison of Examples 1, 6 and 7, and Comparative Examples 3 and 4, even when the grinding of the inorganic compound particles is performed by wet grinding, by firing at an appropriate temperature and time after the grinding of these particles, It turned out that it is possible to make solvent amount into 0.1 weight% or more and less than 8 weight%.

실시예 8에 나타낸 바와 같이, 바이폴라 구조의 이차 전지여도 우수한 레이트 성능 및 저온 성능을 달성할 수 있었다.As shown in Example 8, even a bipolar structure secondary battery was able to achieve excellent rate performance and low temperature performance.

실시예 1과 비교예 1 및 2를 비교하면, 유기 전해질 및 바인더의 혼합물이 겔화되어 있지 않으면, 우수한 레이트 성능 및 저온 성능을 달성할 수 없음을 알 수 있다.Comparing Example 1 with Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that excellent rate performance and low temperature performance cannot be achieved unless the mixture of the organic electrolyte and the binder is gelled.

이상에서 설명한 적어도 하나의 실시 형태 및 실시예에 의하면, 복합 전해질이 제공된다. 이 복합 전해질은, 25℃에 있어서의 리튬 이온 전도율이 1×10-10S/cm 이상이며, 용매를 포함한 무기 화합물 입자와, 유기 전해질과, 바인더를 포함하고, 무기 화합물 입자 및 용매의 합계 중량에 대한 용매의 중량 비율은, 0.1중량% 이상 8중량% 미만이다. 그 때문에, 레이트 성능 및 저온 성능이 우수한 이차 전지를 실현 가능한 복합 전해질을 얻을 수 있다.According to at least one embodiment and example described above, a composite electrolyte is provided. The composite electrolyte has a lithium ion conductivity of 1 × 10 −10 S / cm or more at 25 ° C., and includes inorganic compound particles containing a solvent, an organic electrolyte, and a binder, and the total weight of the inorganic compound particles and the solvent. The weight ratio of the solvent with respect to is 0.1 weight% or more and less than 8 weight%. Therefore, a composite electrolyte capable of realizing a secondary battery having excellent rate performance and low temperature performance can be obtained.

본 발명의 몇개의 실시 형태를 설명했지만, 이들 실시 형태는, 예로서 제시된 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것을 의도하고 있지 않다. 이들 신규 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 아울러, 특허 청구 범위에 기재된 발명과 그의 균등의 범위에 포함된다.While certain embodiments have been described, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the inventions. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, and are included in the inventions described in the claims and their equivalents.

1: 권회형 전극군
2: 외장 부재
3: 부극
3a: 부극 집전체
3b: 부극 활물질층
4: 복합 전해질층
5: 정극
5a: 정극 집전체
5b: 정극 활물질층
6: 부극 단자
7: 정극 단자
8: 집전체
11: 적층형 전극군
12: 외장 부재
13: 정극
13a: 정극 집전체
13b: 정극 활물질층
14: 부극
14a: 부극 집전체
14b: 부극 활물질층
21: 버스 바
22: 정극측 리드
23: 부극측 리드
24: 점착 테이프
31: 수용 용기
32: 덮개
33: 보호 시트
34: 프린트 배선 기판
35: 배선
40: 차량 본체
41: 차량용 전원
42: 전기 제어 장치
43: 외부 단자
44: 인버터
45: 구동 모터
100: 이차 전지
200: 조전지
200a: 조전지
200b: 조전지
200c: 조전지
300: 전지 팩
300a : 전지 팩
300b: 전지 팩
300c: 전지 팩
301a: 조전지 감시 장치
301b: 조전지 감시 장치
301c: 조전지 감시 장치
341: 정극측 커넥터
342: 부극측 커넥터
343: 서미스터
344: 보호 회로
345: 배선
346: 배선
347: 통전용 외부 단자
348a : 플러스측 배선
348b: 마이너스측 배선
400: 차량
411: 전지 관리 장치
412: 통신 버스
413: 정극 단자
414: 부극 단자
415: 스위치 장치
L1: 접속 라인
L2: 접속 라인
W: 구동륜
1: wound electrode group
2: exterior member
3: negative
3a: negative electrode current collector
3b: negative electrode active material layer
4: composite electrolyte layer
5: positive electrode
5a: positive electrode current collector
5b: positive electrode active material layer
6: negative electrode terminal
7: positive terminal
8: house
11: stacked electrode group
12: exterior member
13: positive electrode
13a: positive electrode current collector
13b: positive electrode active material layer
14: negative electrode
14a: negative electrode current collector
14b: negative electrode active material layer
21: bus bar
22: positive electrode side lead
23: negative electrode lead
24: adhesive tape
31: receiving container
32: cover
33: protective sheet
34: printed wiring board
35: wiring
40: vehicle body
41: car power
42: electric control device
43: external terminal
44: inverter
45: drive motor
100: secondary battery
200: battery
200a: battery pack
200b: battery pack
200c: battery pack
300: battery pack
300a: battery pack
300b: battery pack
300c: battery pack
301a: battery monitoring device
301b: battery monitoring device
301c: battery monitoring device
341: positive electrode side connector
342: negative electrode connector
343: thermistor
344: protection circuit
345: wiring
346: wiring
347: power supply external terminal
348a: plus side wiring
348b: negative side wiring
400: vehicle
411: battery management device
412: communication bus
413: positive electrode terminal
414: negative electrode terminal
415: switch device
L1: connection line
L2: connection line
W: drive wheel

Claims (14)

25℃에 있어서의 리튬 이온 전도율이 1×10-10S/cm 이상이며, 용매를 포함한 무기 화합물 입자와,
유기 전해질과,
바인더를 포함하고,
상기 무기 화합물 입자의 평균 입자 직경은 0.1㎛ 이상 5㎛ 미만이고,
상기 용매는, 상기 무기 화합물 입자의 내부 및 표면 상에 존재하며,
상기 무기 화합물 입자 및 상기 용매의 합계 중량에 대한 상기 용매의 중량 비율은, 0.1중량% 이상 8중량% 미만인, 복합 전해질.
Inorganic compound particles containing a solvent having a lithium ion conductivity of 1 × 10 −10 S / cm or more at 25 ° C.,
With organic electrolytes,
Including a binder,
The average particle diameter of the said inorganic compound particle is 0.1 micrometer or more and less than 5 micrometers,
The solvent is present on the inside and the surface of the inorganic compound particles,
The composite electrolyte with which the weight ratio of the said solvent with respect to the total weight of the said inorganic compound particle and the said solvent is 0.1 weight% or more and less than 8 weight%.
제1항에 있어서,
상기 유기 전해질과 상기 바인더를 포함하는 겔상 조성물을 포함하는, 복합 전해질.
The method of claim 1,
A composite electrolyte comprising a gel composition comprising the organic electrolyte and the binder.
제1항에 있어서,
상기 무기 화합물 입자 및 상기 용매의 합계 중량에 대한 상기 용매의 중량 비율은, 0.1중량% 이상 2중량% 이하인, 복합 전해질.
The method of claim 1,
The composite electrolyte of 0.1 weight% or more and 2 weight% or less of the weight ratio of the said solvent with respect to the total weight of the said inorganic compound particle and the said solvent.
제1항에 있어서,
상기 무기 화합물 입자의 평균 입자 직경은 0.1㎛ 이상 2㎛ 이하인, 복합 전해질.
The method of claim 1,
The composite electrolyte of Claim 1 whose average particle diameter of the said inorganic compound particle is 0.1 micrometer or more and 2 micrometers or less.
제1항에 있어서,
상기 무기 화합물 입자의 상기 리튬 이온 전도율은 2×10-2S/cm 이하인, 복합 전해질.
The method of claim 1,
The lithium ion conductivity of the inorganic compound particles is 2 × 10 -2 S / cm or less, composite electrolyte.
제1항에 있어서,
상기 무기 화합물 입자는 Li5+xAyLa3-yM2O12(A는 Ca, Sr 및 Ba로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나이며, M은 Nb 및 Ta로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나이며, x는 0≤x<0.8이며, y는 0≤y<2임), Li3M2-xZr2O12(M은 Ta 및 Nb로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나이며, x는 0≤x<0.8임), Li7-3xAlxLa3Zr3O12(x는 0≤x<0.8임), 및 Li7La3Zr2O12로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인, 복합 전해질.
The method of claim 1,
The inorganic compound particles are at least one selected from the group consisting of Li 5 + x A y La 3-y M 2 O 12 (A is Ca, Sr and Ba, and M is at least one selected from the group consisting of Nb and Ta). X is 0 ≦ x <0.8, y is 0 ≦ y <2), Li 3 M 2-x Zr 2 O 12 (M is at least one selected from the group consisting of Ta and Nb, and x is 0) x <0.8), Li 7-3x Al x La 3 Zr 3 O 12 (x is 0 ≦ x <0.8), and at least one selected from the group consisting of Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , the composite Electrolyte.
제1항에 있어서,
상기 유기 전해질은, 프로필렌카르보네이트, 에틸렌카르보네이트, 디에틸카르보네이트 및 메틸에틸카르보네이트로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 유기 용매를 포함하는, 복합 전해질.
The method of claim 1,
The organic electrolyte includes at least one organic solvent selected from the group consisting of propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate.
제1항에 있어서,
상기 용매는, 극성 유기 용매 및 무극성 유기 용매로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나인, 복합 전해질.
The method of claim 1,
The solvent is at least one selected from the group consisting of a polar organic solvent and a nonpolar organic solvent.
정극과,
부극과,
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 복합 전해질을 구비한, 이차 전지.
Positive electrode,
Negative,
The secondary battery provided with the composite electrolyte in any one of Claims 1-8.
제9항에 기재된 이차 전지를 구비한, 전지 팩.The battery pack provided with the secondary battery of Claim 9. 제10항에 있어서,
통전용 외부 단자와, 보호 회로를 더 포함하는, 전지 팩.
The method of claim 10,
The battery pack which further contains an external terminal for electricity supply, and a protection circuit.
제10항에 있어서,
복수의 상기 이차 전지를 구비하고, 상기 이차 전지가, 직렬, 병렬, 또는 직렬 및 병렬을 조합하여 전기적으로 접속되어 있는, 전지 팩.
The method of claim 10,
A battery pack comprising a plurality of the secondary batteries, wherein the secondary batteries are electrically connected in series, in parallel, or in series and in parallel.
제10항에 기재된 전지 팩을 탑재한, 차량.A vehicle on which the battery pack according to claim 10 is mounted. 제13항에 있어서,
상기 차량의 운동 에너지를 회생 에너지로 변환하는 기구를 포함하는, 차량.
The method of claim 13,
And a mechanism for converting kinetic energy of the vehicle into regenerative energy.
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